工程机械智能化技术

工程机械智能化电子技术在工程机械上的应用:电子技术和传感器与机械装置的结合，实现了工程机械的自动监测和自动控制装载机线控转向1。机电一体化；机电信一体化-即工程机械的机液电与信息技术的结合.2．工程机械的IT现代的自动控制理论、人工智能理论及信息处理技术、传感检测技术、网络通信技术等与工程机械结合。3。智能化：自学习技术和自适应技术的运用。4。从局部自动化过渡到整机自动化；向着远距离操纵和无人驾驶的趋势发展；逐步过渡到完全智能化的作业机器人目标。5工程机械智能化的一些具体目标：具有检测和识别工作对象与工作条件的功能；具有根据工作目标自行作出决策的功能；具有响应决策、执行动作的伺服功能；具有自动监测工作过程与自我修正的功能；具有自身安全保护和故障排除功能。6。中外工程机械产品技术已从一个传统成熟期走到了现代化时期.工程机械产品的综合技术水平跃上了一个新的台阶。其中之一是:IT改造了传统的工程机械产品，计算机辅助设计,辅助制造及辅助管理装备了工程机械制造业，IT网络技术也装备了工程机械的销售与信息传递系统.从而让人们看到了一个全新的工程机械行业。目的：提高工作效率、作业质量、工作可靠性节能环境保护、操作性能及自动化程度等诸多方面.并且在向着进一步的智能化和机器人化方向迈进。电子技术在工程机械上的应用:1自动选择（控制技术）机器的作业模式，例如挖掘机的3种作业模式——动臂优先、回转优先和微调整。串联振动和双轮全振动等。2发现和排除（电子监测）机器系统的故障，例如发动机润滑油失压、风扇传动带断裂、液压油污染或过热和滤油器堵塞等，均能及时发出声响或灯光报警。3自动检测质量（称重，自重）（电子传感器和微电脑结合）。随机检测振动压路机的压实度。自动检测与调整沥青混合料的级配比例与出料温度等。4电子消音器（工程机械驾驶室内噪声可以降低到70d（A）以下）:通过电子仪器分析发动机排气噪声的波形结构，并产生一种与之相位差180°的干扰声波，这种“抗噪声”与发动机排气的噪声相抵消，从而过到消声的目的。这种电了消音器还可用于消除发动机的基本噪声和驾驶室内的噪声。5工程起重机的快速循环伸缩自动控制；6路面铣刨机转子工作与驱动行走的动力分配自动控制；7振动压路机的自动变幅控制；8摊铺机的输分料自动控制与慰平板自动找平控制；9还有机器故障报警电子控制与辅助操纵电子控制等等电子技术在工程机械上的应用:装载机等轮式工程机械动力：发动机的电子控制传动系：主离合器电控双离合器液力变矩器？变速箱电子控制系统驱动桥智能差速器转向系统的线控技术制动系统的线控技术；ABS；悬挂系统的线控技术液压系统的电控技术工作装置控制技术整机控制装载机发动机电子控制自动控制其功率输出及实现与液压系统的最佳匹配。从而获得最高的生产效率和最低的燃油消耗。应用在装载机上，可以使燃油消耗量降低20%，发动机的非工作磨损及技术保养工作量减少，并且能够净化废气排放。装载机发动机的电子控制1.N=MnM：恒扭矩调节发动机控制系统控制油门开度的大小，实现发动机转速输出的调节装载机发动机的电子控制装载机发动机的电子控制装载机发动机的电子控制forwheelloader装载机2。变速箱电子控制系统装载机变速箱自动换档，首先分析换档规律，确定自动换档曲线及自动换档控制方法，最终采用硬件和软件的方法实现自动换档。装载机工程车辆电控自动变速系统原理•自动变速控制系统主要由三大部分组成：–车辆参数测量系统•车辆是按照驾驶员的意图行驶和工作的，驾驶员意图的识别是通过传感器对车辆控制机构的变化的测试，经过分析获得的。•车辆行驶状态参数反映车辆的工作状态，可以反映车辆系统的工作是否处于最佳状态，自动变速控制系统依此改变控制参数实现车辆的最优性能控制。–自动变速电子控制单元（ECU）•系统参数的采集、处理；接受各种控制信息；执行控制程序，完成各种控制功能；输出驱动功能；具备系统自诊断功能；与监控系统进行及时通信的功能。–换档执行机构•执行机构是实现变速的操纵部件，电控自动变速系统的控制信号通过换档执行机构实现自动变速系统传动比或工作状态的改变，保证对车辆性能的控制。同时执行机构还要保证换档品质的控制。自动变速装载机工程车辆电控自动变速系统原理图自动变速装载机自动变速装载机半自动变速装载机图4.4控制系统电路结构框图半自动变速装载机图4.7硬件电路图半自动变速装载机图4.8变速箱控制电路板半自动变速装载机图4.9电控换档程序流程图半自动变速装载机•装车试验–通过对换档手柄的操作，检验其实际控制性能。–与现用其它型号变速箱电控系统相比，经多人驾驶分别安装了两种控制系统的装载机，实际操作上没有感觉到差别，证明该电子控制系统设计的原理正确，运行稳定、可靠，系统功能满足该型装载机的实际操作要求。•功能试验–按照装载机操作流程，发动装载机，在启动连锁无效、或换档手柄的档位不在空档位置时，车辆不能启动，否则可以正常发动。–车辆启动后首先进行行驶状态中的换档试验。在行驶过程中，驾驶员操纵换档手柄在不同档位之间切换，经多次反复启动、换档操作，装载机能进行正常的换档操作，行驶平稳。半自动变速装载机4。（挖掘机）液压系统液压挖掘机控制系统：对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件(液压缸、液压马达)等进行控制的系统。使液压挖掘机向高性能、自动化和智能化发展。挖掘机研究重点-智能化机电液控制系统。1）液压泵的控制系统对液压泵的控制是通过调节泵的摆角来实现的。根据控制形式的不同，可分为功率控制系统、流量控制系统和组合控制系统。液压挖掘机上常用的为组合式控制，如双泵总功率控制、双泵分功率控制。泵控系统又称容积式系统，是以液压伺服泵(变量泵)为功率放大元件的系统，通过改变泵的排量来控制进入执行元件的流量，从而改变输出速度。2）液压阀的控制系统换向阀控制系统的功能是实现多路换向和比例流量的控制，可以改变挖掘机执行动作种类、控制执行响应速度、规划挖掘机工作路径。常用的有:先导型控制系统、负荷传感控制系统和由负荷传感控制阀与负荷传感控制变量泵组成的完全负荷传感系统阀控系统又称节流式系统，是以伺服阀(包括电液伺服阀、电液比例阀)为功率放大元件的。3）.执行元件的控制系统（机械手）液压挖掘机有六个自由度，对应六个执行元件—左右行走液压马达、回转液压马达、动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸。行走和回转运动相对简单，其控制系统也简单。行走控制主要是根据需要或外界环境(如上下坡)控制行走速度。回转控制系统主要是防止上车回转摇晃。较复杂的是工作装置挖掘、卸载等运动的控制。（机械手）为了提高生产率和节能，在挖掘装载过程中，需要液压马达和三种液压缸(动臂、斗杆、铲斗)协调工作。所以工作装置控制系统应具备挖掘控制功能，如铲斗沿水平面或与水平面成一定角度的直线运动、圆弧运动或任意轨迹运动:装载控制功能，要求铲斗始终相对地面保持一定角度，保证土方不会在提升时溢出;复位控制功能，即卸载后通过动臂、斗杆、铲斗和回转四个动作联动，恢复到开始挖掘的位置。现有的控制方式有:采用机液控制，采用计算机控制，具有相应杆件转角位置传感器的反馈控制系统。4）.挖掘机整机控制系统整机控制系统是指对发动机、液压泵、换向阀、执行元件及故障诊断同时进行综合管理的控制系统。其特点是:采用电子控制压力补偿的负荷传感液压系统，由负荷传感控制阀和负荷传感控制变量泵组成，其特点是泵的输出流量始终等于执行元件所需的流量。采用电子控制动力调节系统，通过计算机对发动机和液压泵进行功率设定，确定发动机油门开度和液压排量，根据不同负载作业工况，选用合理的发动机特性曲线。采用人工与电子联合控制的操纵系统。采用终端故障诊断系统。5。电控差速器装载机装载机6。调平机构（电控，液控或电液控）液压伸缩臂式叉车是一种新型多功能物料搬运设备，在伸缩臂俯仰过程中，其前端货叉的水平角度随之改变，发生货物滑落事故。电子调平方法，是在伸缩臂销轴和货叉架销轴处设计安装若干个角位移传感器，并与控制器和液压系统组成一个闭环控制系统，当伸缩臂变幅时，传感器采集角位移信息并传送至控制器，控制器根据该信息指令液压系统对货叉架翻转液压缸的有杆腔或无杆腔进行补油，控制货叉架进行相应的姿态调整，调整信息由货叉架销轴处的传感器采集并反馈到控制器，控制器计算比较个销轴处的角位移信息，自动调整对翻转液压缸的补油流速，从而在伸缩臂变幅过程中使货叉始终保持水平或预先调定的角度。该方法的优点是调平精度高液控滑移专用调平阀液控旋挖钻机是工程机械行业中机电液一体化的施工设备，用于完成深基础桩的钻孔作业，孔深可达数十米。1。上车回转是在作业中使用很频繁的动作，而其回转定位精度关系到钻孔作业成桩质量;上车回转由启动、回转、制动三个阶段构成，回转负荷变化大，系统参数调节与动作控制设计关系到系统节能与工作效率的提高定位精度控制2。吊臂垂直度3。深度定位钻杆立柱回转主卷扬7。作业机构旋挖钻机机电一体化功能的设计A、发动机与负载相匹配(降低油耗、减少噪音)的电子控制系统;B、手动和自动切换，监控立柱垂直度(保证柱孔垂直度)的自动纠偏系统:C、高精度钻孔倒土回转定位(防止桩孔变形)控制技术:D、钻孔深度(防止过放钢绳和确认孔深)测量及显示系统;E、故障(带负载起动，卷扬过卷)检测、报警及信息显示系统;F、整机工作状态(启动前先自动预检)动画及虚拟仪表显示系统;G、GPS定位与移动电话数据(快速联络、及时到位)传输系统:H、成柱过程(提高成桩质量)的反馈显示、记录、打印系统;(1)液压系统设计:主要考虑三方面的因素，减少能耗、提高工作精度且不使工作效率很低，这是整个回转液压系统设计的总思想。在系统中，减少能耗的设计由两部分实现，一部分是通过功率匹配系统，另一部分是通过蓄能器的能量回收和释放;回转精度控制通过电液比例技术实现。(2)控制方法的研究:由于液压系统中用到比例电磁阀和电液换向阀，它们的动作要根据负载、马达转速和马达角度的变化而变化，所以要通过传感器进行闭环控制。要编制合理的控制算法，并对控制算法的一些参数要进行合理配置。旋挖钻机8。整机作业控制轮式铰接转向装载机线控转向系统博士生学位论文：1装载机线控转向技术研究王同建指导教师：张子达2装载机线控转向控制系统研究罗士军指导教师：张子达3装载机容错线控转向系统研究胡静波指导教师：张子达线控转向问题的提出装载机线控转向•装载机线控转向控制系统设计•线控转向控制系统路感控制•线控转向控制系统电液位置伺服控制•控制系统硬件设计•控制系统软件设计•线控转向控制系统试验研究国内外轮式装载机液压转向系统国内轮式装载机转向系统1.液压助力转向系统其特点是操纵轻便，是轮式装载机最早使用的转向系统。稳定性差、负载刚性差、机械反馈机构复杂、易磨损、间隙大、调整困难国内外轮式装载机转向系统2.全液压转向系统其优点是操纵轻便，不用复杂的随动连杆机构。缺点：转向器体积大，仍然不如带流量放大阀的系统优越，同时该系统一般中位压力损失较大，系统发热大。国内外轮式装载机转向系统3.同轴流量放大优点是减少了一个流量放大阀，性能优越，结构简单，成本低。适合于需要较大转向流量的大吨位工程机械。缺点：试制阶段，与其配套使用的优先阀国产产品的质量也不过关，稳定性较差国内外轮式装载机转向系统4.流量放大转向系统优点是以全液压转向器只作为先导，操纵轻便。缺点是油液粘度发生变化时，流量放大阀输出流量会发生变化5.负荷传感转向系统优点是通过优先阀可保证转向系统液压油的流量需求，然后将多余的流量送入工作装置的液压系统，使得转向泵多余的流量得到利用。缺点是没有路感。6.命令控制转向系统Cat988其特点是方向盘转半圈即可实现全转向，可提供更快的响应和更精确的控制。缺点：当装载机处于高速行驶工况时，由于其转向灵敏度很高，导致其行驶稳定性下降。7.转向变速集成控制系统该系统取消了常规的方向盘，转向、换档及前进、后退合用一个操纵杆控制。这种全新的操纵控制系统使司机的劳动强度大大降低。由于取消了方向盘，国家的相关法规不允许，因此其实际应用依赖于相关法规的修改。装载机线控转