CN104594161B - 轮胎摊铺机及其行走控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎摊铺机及其行走控制系统，该系统包括检测装置，用于获取当前后轮行走信号；控制器，用于接收当前后轮行走信号，并输出后轮控制信号至后驱系统；还包括前驱辅助系统；前驱开关，用于根据工况选择是否输出前轮工作信号至所述控制器；所述控制器还在接收前轮工作信号后，同时输出前轮控制信号至所述前驱辅助系统。该行走控制系统能够满足摊铺机不同摊铺作业的需求，增大整车驱动力，并提高整车抗打滑能力。

Description

轮胎摊铺机及其行走控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种轮胎摊铺机及其行走控制系统。

背景技术

摊铺机是一种主要用于路面上基层和面层各种材料摊铺作业的施工设备，其通过控制装置将路面摊铺材料均匀地分布摊铺在路基上，经过捣实、整平和抹光等作业程序，完成铺筑成型。

其中，轮胎摊铺机因机动灵活性好，转场快，且施工效率高等特点，被广泛使用。

目前，轮胎摊铺机的行走控制系统多采用机械式，全液压式较少，且全液压式均为后轮驱动。

实际使用中，轮胎摊铺机处于摊铺档工作时，由于负载变化频繁，摊铺机后轮与地面的摩擦系数存在较大的不同，因此，经常会出现因驱动力不够而导致后轮打滑的情况，影响摊铺机的正常工作。

有鉴于此，如何改进轮胎摊铺机的行走控制系统，使之满足摊铺机不同摊铺作业的需求，增大整车驱动力，并提高抗打滑能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮胎摊铺机及其行走控制系统，该系统能够满足摊铺机不同摊铺作业的需求，增大整车驱动力，并提高整车抗打滑能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种轮胎摊铺机的行走控制系统，包括：

检测装置，用于获取当前后轮行走信号；

控制器，用于接收当前后轮行走信号，并输出后轮控制信号至后驱系统；还包括：

前驱辅助系统；

前驱开关，用于根据工况选择是否输出前轮工作信号至所述控制器；

所述控制器还在接收前轮工作信号后，同时输出前轮控制信号至所述前驱辅助系统。

与现有技术相比，本发明提供的行走控制系统在后驱系统的基础上增加了前驱辅助系统和前驱开关；其中，前驱开关可选择性地输出或不输出前轮工作信号，控制器据此输出或不输出前轮控制信号至前驱辅助系统，也就是说，前驱辅助系统可连通控制器，与后驱系统同时驱动轮胎摊铺机，也可不连通控制器，使后驱系统单独驱动轮胎摊铺机；从而，轮胎摊铺机在摊铺档重载作业时，操作人员可以通过前驱开关启动前驱辅助系统，使前驱辅助系统与后驱系统共同作用，以增大整车驱动力，提高整车抗打滑的能力；轮胎摊铺机在行走工况或摊铺档轻载作业时，操作人员可以通过前驱开关关闭前驱辅助系统，仅靠后驱系统驱动；该行走控制系统可以根据不同工况选择作业，提高摊铺机的适用性。

可选地，所述检测装置包括后轮速度检测部件，用于获取当前后轮速度；

所述控制器根据当前后轮速度，计算与之匹配的前轮速度，生成相应的前轮速度控制信号，并输出至所述前驱辅助系统。

可选地，所述前驱辅助系统包括前轮动力源，前轮左、右马达，以及设置在所述前轮动力源和所述前轮左、右马达之间的负载敏感阀；

所述负载敏感阀用于根据接收的前轮速度控制信号控制所述前轮左、右马达的速度大小。

可选地，所述前轮动力源为定量泵。

可选地，所述负载敏感阀还设置有压力调节部件，以调节所述负载敏感阀输出到所述前轮左、右马达的动力大小。

可选地，所述检测装置还包括转向检测部件，用于获取当前方向盘角度；

所述控制器根据给定速度和接收的当前方向盘角度，计算后轮目标速度，再根据后轮目标速度和当前后轮速度输出后轮速度控制信号至所述后驱系统。

所述后驱系统包括左、右液压泵和由所述左、右液压泵分别驱动的左、右液压马达，所述左、右液压泵由所述摊铺机的发动机驱动；

所述左、右液压泵上分别设置左、右电磁阀，所述左、右电磁阀根据接收的后轮速度控制信号调节所述左、右液压泵流向所述左、右液压马达的流量。

可选地，所述控制器还包括行走纠偏控制单元，以调整所述轮胎摊铺机在直线行走时的直线性。

可选地，所述行走纠偏控制单元预设有指定时间，根据该指定时间和当前后轮速度，计算该指定时间内左、右后轮的行驶里程差值，并根据该差值输出相应的控制信号至所述左电磁阀，或所述右电磁阀。

本发明还提供一种轮胎摊铺机，包括行走控制系统，所述行走控制系统为前述所述的行走控制系统。

由于前述行走控制系统具有前述技术效果，所以包括该行走控制系统的轮胎摊铺机也具有相应的技术效果，这里不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供轮胎摊铺机的行走控制系统的结构框图；

图2为图1中行走控制系统的前轮辅助驱动系统的原理图；

图3为图1中行走控制系统的后轮驱动系统的原理图；

图4示出了计算后轮目标速度的原理图。

图1-3中：

控制器10，行走纠偏控制单元11；

后驱系统20，左液压泵21a，右液压泵21b，左液压马达22a，右液压马达22b，左电磁阀23a，右电磁阀23b；

前驱辅助系统30，定量泵31，前轮左马达32a、前轮右马达32b，负载敏感阀33，前驱开关34；

检测装置40。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轮胎摊铺机及其行走控制系统，该系统能够满足摊铺机不同摊铺作业的需求，增大整车驱动力，并提高抗打滑能力。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供轮胎摊铺机的行走控制系统的结构框图。

该实施例中，所述行走控制系统包括控制器10、后驱系统20和检测装置40。

其中，检测装置40可以获取轮胎摊铺机的当前后轮行走信号，并将其输出至控制器10；控制器10根据接收的当前后轮行走信号，输出后轮控制信号至后驱系统20；后驱系统20根据接收的后轮控制信号调整后轮速度，以实现对轮胎摊铺机行驶速度的控制。

所述行走控制系统还包括前驱辅助系统30，该前驱辅助系统30通过前驱开关34可选择性地与控制器10连通。

当前驱开关34打开时，能够输出前轮工作信号至控制器10，控制器10接收到前轮工作信号后，在输出后轮控制信号至后驱系统20的同时，也输出前轮控制信号至前驱辅助系统30，也就是说，此时后驱系统20和前驱辅助系统30共同作用为轮胎摊铺机提供驱动力；当前驱开关34关闭时，不输出前轮工作信号，控制器10只输出后轮控制信号至后驱系统20，也就是说，此时，仅后驱系统20为轮胎摊铺机提供驱动力。

如此设置，当轮胎摊铺机在摊铺档重载作业，驱动力不足，后轮打滑时，可以通过开启前驱开关34，使前驱辅助系统30与控制器10连通，前驱辅助系统30与后驱系统20共同作用，从而增大整车驱动力，提高整车抗打滑的能力；当轮胎摊铺机在摊铺档轻载作业或行走工况时，后驱系统20提供的驱动力足够时，可以关闭前驱开关34，切断前驱辅助系统30与控制10的连通，只靠后驱系统20提供驱动力。可见，该行走控制系统可以根据不同工况选择作业，提高轮胎摊铺机的工作性能和适用性。

下面介绍前驱辅助系统30的控制原理。可一并参考图2理解，图2为图1中行走控制系统的前驱辅助系统的原理图。

具体的方案中，检测装置40包括后轮速度检测部件，用于获取当前后轮速度。

具体地，后轮速度检测部件可以设置为后轮速度传感器。

这里，后轮速度传感器包括获取左后轮速度的左后轮速度传感器，和获取右后轮速度的右后轮速度传感器；相应地，当前后轮速度包括当前左后轮速度和当前右后轮速度。

下文描述中，涉及到后轮速度及其控制信号，均包括左后轮和右后轮，同样地，涉及到前轮速度及其控制信号，也均包括左前轮和右前轮；除非特别说明，否则均以此为准。

可以理解，实际设置时，也可设置其他检测部件直接或间接获取当前后轮速度，如利用光电码盘来测量。

控制器10根据当前后轮速度，计算与之匹配的前轮速度，生成相应的前轮速度控制信号，并输出至前驱辅助系统30。

实际中，轮胎摊铺机的前轮和后轮的直径存在差异，但前轮和后轮应当具有相同的线速度，可以据此由已测得的当前后轮速度，计算出所匹配的前轮速度。

前驱辅助系统30根据接收的前轮速度控制信号调控前轮速度。

具体的方案中，前驱辅助系统30包括前轮动力源，前轮左马达32a，前轮右马达32b，以及设置在前轮动力源和前轮左马达32a、前轮右马达32b之间的负载敏感阀33；该负载敏感阀33用于接收控制器10输出的前轮速度控制信号，并根据该前轮速度控制信号控制前轮左马达32a、前轮右马达32b的速度大小，从而控制前轮速度。

该前驱辅助系统30控制方便、可靠，且易于实现。

具体地，所述前轮动力源可以设为定量泵31，定量泵31输出动力至负载敏感阀33，通过该负载敏感阀33将动力传递至前轮左马达32a、前轮右马达32b；当然也可以设置为其他能够提供动力的装置。

更具体地，负载敏感阀33上可以设置压力调节部件，用以调节负载敏感阀33输出至前轮左马达32a、前轮右马达32b的动力大小。

如此，可以根据实际作业需求，调节定量泵31输出的动力大小，使行走控制系统的适应性更好。

下面介绍后驱系统20的控制原理，可一并参考图3理解，图3为图1中行走控制系统的后驱系统的原理图。

具体的方案中，检测装置40还包括转向检测部件，用于获取当前方向盘角度。

具体地，所述转向检测部件可以设置为转向传感器。

需要指出的是，实际中，方向盘角度直接反映在前轮上，所以设置时，可以在前轮上设置转向传感器，以获取前轮转向角，即方向盘角度。这里，转向传感器可以安装在左前轮或者安装在右前轮，当安装在左前轮时，右前轮的转向角度可以通过左右前轮的转角关系计算得到。

控制器10根据给定速度和接收的当前方向盘角度，计算后轮目标速度，再根据后轮目标速度和当前后轮速度，输出后轮速度控制信号至后驱系统20。

后驱系统20根据接收的后轮速度控制信号调控后轮速度。

作业时，操作人员根据实际工作需要会设定一个给定速度，以期行走控制系统据此将行驶速度调整为该给定速度，进行相应地作业。实际中，操作人员通过操纵台上的速度旋钮将给定速度的信号通过速度电位计传递至控制器10。

通常，给定速度不区分左后轮和右后轮，为一个值，也就是说，左后轮和右后轮的给定速度是一致的，所以设置时，还需根据当前方向盘角度，才能获取后轮目标速度(包括左后轮目标速度和右后轮目标速度)。

可以理解，实际设置时，当前方向盘角度除利用转向传感器获取外，还可通过其他检测部件直接或间接获取。

后轮目标速度的计算原理可参考图4理解。

具体地，轮胎摊铺机在转向时，采用的是如图4所示的“半八字转向模式”。图4中以向左转向为例说明。

据此可以建立数学模型，利用左前轮转向传感器获取左前轮转向角α，同时结合已知的轴距S，利用三角函数定理，即可方便地求出轮胎摊铺机各轮的转向半径，图中O为转向中心点。

当只采用后驱系统20驱动时，后轮转向时的差速比等于左后轮和右后轮的线速度之比，由于两者角速度相同，因此等于两者的转向半径之比。

当采用后驱系统20和前驱辅助系统30同时驱动时，同样可以获取左、右前轮，左、右后轮的差速比；利用以上数据，便可实现轮胎摊铺机的转向差速控制；结合给定速度即可计算出后轮目标速度。

当然，实际操作时，也可采用其他计算方式计算后轮目标速度。

具体的方案中，控制器10内可以设置PID控制单元，对当前后轮速度进行闭环控制；具体地，以后轮目标速度为控制目标，通过速度传感器可以获取当前后轮速度，比较后轮目标速度和当前后轮速度的差值，根据该差值对后轮速度进行闭环控制，生成相应的后轮速度控制信号，并传递至后驱系统20，以使后轮速度逐渐趋于后轮目标速度。

通过PID控制单元实现闭环控制，简单实用又调节方便。当然，实际中也可采用其他控制方式。

具体的方案中，后驱系统20包括左液压泵21a、右液压泵21b，和由左液压泵21a、右液压泵21b分别驱动的左液压马达22a、右液压马达22b。

其中，左液压泵21a、右液压泵21b由轮胎摊铺机的发动机驱动。

其中，左液压泵21a、右液压泵21b上分别设置有左电磁阀23a、右电磁阀23b；该左电磁阀23a接收控制器10输出的左后轮速度控制信号，并据此调节左液压泵21a流向左液压马达22a的流量，从而调节左后轮的速度；该右电磁阀23b接收控制器10输出的右后轮速度控制信号，并据此调节右液压泵21b流向右液压马达22b的流量，从而调节右后轮的速度。

该后驱系统20采用两泵两马达的驱动形式，后轮速度均采用PID算法控制，可以达到恒速控制需求。

具体地，左液压泵21a、右液压泵21b可以选用变量柱塞泵，其结构紧凑、效率高且流量调节方便；当然，实际设置时也可选用其他类型的液压泵，如齿轮泵、叶片泵等。

进一步地，控制器10还包括行走纠偏控制单元11，该行走纠偏控制单元11用于调整轮胎摊铺机在直线行走时的直线性。

实际中，轮胎摊铺机直线行走时，可能会受各种因素影响而使左后轮和右后轮的行驶速度不一，导致轮胎摊铺机跑偏，行走纠偏控制单元11的设置可以避免此类现象发生。

可通过当前方向盘角度判断，轮胎摊铺机是否处于直线行走状态；当转向传感器获取的当前方向盘角度为零时，可认为轮胎摊铺机处于直线行走状态，启动行走纠偏控制单元11，以调节整车的直线性。

具体的方案中，行走纠偏控制单元11预设有指定时间，根据该指定时间和当前后轮速度，可以计算出指定时间内左、右后轮的行驶里程差值，并根据该差值输出相应的控制信号至左电磁阀23a或右电磁阀23b，以调整左液压马达22a或右液压马达22b的流量，直至左、右后轮的行驶里程差值趋近于零。

实际设置时，所述指定时间可以根据控制需要来设定，如一分钟，两分钟等。

当然，行走纠偏控制单元11还可以通过其他控制方式来调整轮胎摊铺机在直线行走时的直线性。

如，行走纠偏控制单元11可以不预设指定时间，直接计算左、右后轮当前速度的差值，以此调整左液压马达22a或右液压马达22b的流量，直至左、右后轮的速度一致。但是，该种方式实际中较难操作，可以优选前述方案。

除了上述行走控制系统外，本发明还提供一种轮胎摊铺机，包括行走控制系统，所述行走控制系统为前述所述的行走控制系统。

由于前述行走控制系统具有前述技术效果，所以包括该行走控制系统的轮胎摊铺机也具有相应的技术效果，这里不再赘述。

以上对本发明所提供的轮胎摊铺机及其行走控制系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.轮胎摊铺机的行走控制系统，包括：

检测装置(40)，用于获取当前后轮行走信号；

控制器(10)，用于接收当前后轮行走信号，并输出后轮控制信号至后驱系统(20)；其特征在于，还包括：

前驱辅助系统(30)；

前驱开关(34)，用于根据工况选择是否输出前轮工作信号至所述控制器(10)；

所述控制器(10)还在接收前轮工作信号后，输出前轮控制信号至所述前驱辅助系统(30)；

所述检测装置(40)包括后轮速度检测部件，用于获取当前后轮速度；

所述控制器(10)根据当前后轮速度，计算与之匹配的前轮速度，生成相应的前轮速度控制信号，并输出至所述前驱辅助系统(30)。

2.根据权利要求1所述的行走控制系统，其特征在于，所述前驱辅助系统(30)包括前轮动力源，前轮左、右马达，以及设置在所述前轮动力源和所述前轮左、右马达之间的负载敏感阀(33)；

所述负载敏感阀(33)用于根据接收的前轮速度控制信号控制所述前轮左、右马达的速度大小。

3.根据权利要求2所述的行走控制系统，其特征在于，所述前轮动力源为定量泵(31)。

4.根据权利要求3所述的行走控制系统，其特征在于，所述负载敏感阀(33)还设置有压力调节部件，以调节所述负载敏感阀(33)输出到所述前轮左、右马达的动力大小。

5.根据权利要求1所述的行走控制系统，其特征在于，所述检测装置(40)还包括转向检测部件，用于获取当前方向盘角度；

所述控制器(10)根据给定速度和接收的当前方向盘角度，计算后轮目标速度，再根据后轮目标速度和当前后轮速度输出后轮速度控制信号至所述后驱系统(20)。

6.根据权利要求5所述的行走控制系统，其特征在于，所述后驱系统(20)包括左、右液压泵和由所述左、右液压泵分别驱动的左、右液压马达，所述左、右液压泵由所述摊铺机的发动机驱动；

所述左、右液压泵上分别设置左、右电磁阀，所述左、右电磁阀根据接收的后轮速度控制信号调节所述左、右液压泵流向所述左、右液压马达的流量。

7.根据权利要求6所述的行走控制系统，其特征在于，所述控制器(10)还包括行走纠偏控制单元(11)，以调整所述轮胎摊铺机在直线行走时的直线性。

8.根据权利要求7所述的行走控制系统，其特征在于，所述行走纠偏控制单元(11)预设有指定时间，根据该指定时间和当前后轮速度，计算该指定时间内左、右后轮的行驶里程差值，并根据该差值输出相应的控制信号至所述左电磁阀(23a)，或所述右电磁阀(23b)。

9.轮胎摊铺机，包括行走控制系统，其特征在于，所述行走控制系统为权利要求1至8任一项所述的行走控制系统。