調(diào)平傳感器在攤鋪機(jī)中的應(yīng)用

1、COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)周玉甲( 湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410004)摘要: 為了克服攤鋪機(jī)在施工作業(yè)中各種因素對(duì)路面平整度的影響, 現(xiàn)在生產(chǎn)的攤鋪機(jī)普遍采用能自動(dòng)調(diào)節(jié)縱坡和橫坡的自動(dòng)調(diào)平電控系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)原理, 自動(dòng)調(diào)平裝置可分為: 開關(guān)式自控系統(tǒng)、比例自控系統(tǒng)、比例- 脈沖式自控系統(tǒng)。其中, 比例- 脈沖式自控系統(tǒng)是在開關(guān)式自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的新型調(diào)平方式, 它綜合了上述兩種型式的優(yōu)點(diǎn), 控制精度高、價(jià) 格便宜、經(jīng)濟(jì)耐用, 目前應(yīng)用廣泛。關(guān)鍵詞: 攤鋪機(jī); 電控系統(tǒng); 調(diào)平;

2、傳感器中圖分類號(hào): U415.521文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1002- 4786( 2008) 06- 0054- 04Application of Leveling Sensor in PaverZHOU Yu- jia( Hunan Communication Polytechnic, Changsha 410004, China)Abstr act : In order to overcome the effect of various factors existing in construction operation ofpavers on pavement evenness,c

3、urrent pavers commonly use automatic leveling electric control system which can self - regulate longitudinal slope and transverse slope. According to principle of regulation, automatic leveling device can be divided intoswitch type automatic control system, proportion automaticcontrolsystem cheap,sy

4、stem, and proportion- pulse type automatic control system. Proportion- pulse type automatic controlis a new type leveling mode, which combines the advantages of the two other types, and it is economical, durable and is of high control precision, so it is applied widely at present.Key wor ds: paver;

5、electric control system; leveling; sensor浮動(dòng)熨平板的工作特性攤鋪機(jī)的主要工作裝置是由基礎(chǔ)車牽引的熨平 板總成。熨平板的主要機(jī)能是熨平攤鋪的混合料。 為保證攤鋪質(zhì)量、拱度和初級(jí)密實(shí)度要求, 熨平板 上裝有夯錘、拱度調(diào)節(jié)裝置、加熱裝置和熨平板底不平, 兩大臂牽引鉸點(diǎn)在攤鋪過程中也會(huì)上下波1動(dòng), 使熨平板上下偏移;如果作用在熨平板上的外力發(fā)生變化, 如供料數(shù)量、溫度、粒度、攤鋪機(jī)行走速度等發(fā)生變化, 將引起熨平板與路基基準(zhǔn)之間 工作仰角的變化, 從而造成鋪層表面的不平整。板。多數(shù)攤鋪機(jī)使用的熨平板與機(jī)架是鉸接的,可1.2當(dāng)原有的路基起伏變化的波長(zhǎng)較短時(shí),熨平

6、以上下擺動(dòng), 因此亦稱為浮動(dòng)熨平板, 浮動(dòng)熨平板由于其受力特點(diǎn), 具有如下三種特性。板所移動(dòng)的軌跡并不完全“再現(xiàn)”其變化的幅度, 而使其趨于平緩, 即浮動(dòng)熨平板能填充坑洼并減少凸1.1在工作過程中,如果攤鋪機(jī)運(yùn)行的路基表面起的高度,熨平板的浮動(dòng)會(huì)對(duì)原有路基不平整度起是平整的,并且作用在熨平板上的外力不發(fā)生變到濾波作用, 這一特征稱為浮動(dòng)熨平板的“自找平”特性。化, 熨平板將以不變的工作傾角向前移動(dòng), 此時(shí)攤鋪的路面正好是平整的。反之,如果路基表面起伏浮動(dòng)熨平板將在攤鋪過程中減少凹凸起伏的1.3COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.6 , 2008 ( IS S

7、 UE No.178)54調(diào)平傳感器在攤鋪機(jī)中的應(yīng)用COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)S M顛簸, 使其面層平順, 這就是自找平式的浮動(dòng)熨平板。自找平能力的強(qiáng)弱, 取決于熨平裝置大臂的長(zhǎng)短。大臂越長(zhǎng), 自找平能力越強(qiáng); 大臂越短,自找平 能 力 越 弱 。 圖1 表 示 了 浮 動(dòng) 熨 平 板 的 自 找 平 原理射線原理。對(duì)于一定臂長(zhǎng)的熨平裝置來說, 其自找平效果的好壞, 取決于原有路基的坡長(zhǎng)。坡長(zhǎng)越短, 效果 越好; 坡長(zhǎng)越長(zhǎng), 效果越差。若坡長(zhǎng)達(dá)到一定長(zhǎng)度, 則自找平作用完全消失。因此,攤鋪機(jī)熨平板

8、的自找平能力有限, 為保證攤鋪層的平整度和精確與回油,即具有12V或24V電源的電磁閥,根據(jù)縱的斷面形狀,現(xiàn)在生產(chǎn)的攤鋪機(jī)普遍采用能自動(dòng)調(diào)坡傳感器送來的縱坡偏差信號(hào)使油缸工作。開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平裝置的工作情況如下:節(jié)縱坡和橫坡的自動(dòng)調(diào)平電控系統(tǒng)。當(dāng)牽引自動(dòng)調(diào)平電控系統(tǒng)按調(diào)節(jié)原理, 自動(dòng)調(diào)平裝置可分為:點(diǎn)因路基表面不平而升降時(shí),它帶著熨平板一起升2開關(guān)式自降。另外, 當(dāng)瀝青混合料的配比、溫度、數(shù)量和作業(yè)速度等發(fā)生變化而改變力的平衡時(shí)也會(huì)引起熨平控系統(tǒng)、比例自控系統(tǒng)、比例- 脈沖式自控系統(tǒng)。無論什么型式的調(diào)平裝置,其工作原理完全相板的自動(dòng)升降,進(jìn)而導(dǎo)致牽引大臂及其上面的縱坡同: 首先由調(diào)平裝置的傳感器

9、檢測(cè)出攤鋪機(jī)因道路不平而離開基準(zhǔn)平面的偏差, 然后由處理器將該偏傳感器的共同升降。由于傳感器下面的觸臂一般以45角搭在基準(zhǔn)線上, 因此它也隨著傳感器而升降,差信號(hào)進(jìn)行放大、運(yùn)算、比較、處理,并及時(shí)發(fā)出這就改變了它搭置的角度,使傳感器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)臂脈沖調(diào)節(jié)信號(hào)作用于相應(yīng)的高頻電磁閥,控制牽引轉(zhuǎn)動(dòng), 經(jīng)電氣系統(tǒng)向電磁閥輸送偏差信號(hào)。電磁閥根據(jù)此信號(hào)使?fàn)恳c(diǎn)的工作油缸上端或下端進(jìn)油,讓牽引點(diǎn)回復(fù)到原來的高度, 于是熨平板也隨之恢大臂調(diào)平油缸升降, 使熨平板恢復(fù)到初始仰角。開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平電控系統(tǒng)及其使用的傳感器如圖2所示, 它由檢測(cè)裝置( 基準(zhǔn)線、縱坡傳感 器及支架、觸臂、橫坡傳感器及其底座、電源及電

10、氣系統(tǒng)) 和執(zhí)行機(jī)構(gòu)( 液壓缸、電磁換向閥) 兩部分 組成?；鶞?zhǔn)線是按照規(guī)定縱向布置并張緊的鋼絲或2.1復(fù)原來的工作仰角,傳感器的觸臂又恢復(fù)到原設(shè)置的角度, 至此偏差信號(hào)消失, 油缸停止工作, 鋪層仍維持在原來的厚度。在一般情況下,基準(zhǔn)線只是放置在攤鋪機(jī)的一尼龍繩( 見圖3) ,縱坡傳感器的觸臂緊靠在它上面?zhèn)? 所以縱坡調(diào)整也只發(fā)生在一側(cè)。對(duì)于另一側(cè)則依靠橫坡傳感器的檢測(cè), 使之發(fā)生同樣的調(diào)平作 用。橫坡傳感器置于橫梁的中央, 橫梁搭在左、右 牽引大臂上, 并平行于熨平板的底板。當(dāng)攤鋪機(jī)處 于水平狀態(tài)時(shí), 通過可調(diào)底座將橫坡傳感器調(diào)至零并隨攤鋪機(jī)移動(dòng), 通過其支架安裝在熨平板的左側(cè)牽引大臂上。

11、橫坡傳感器通過其可調(diào)底座安裝在橫梁的中央, 橫梁與熨平板底面平行,并且安裝減振橡膠塊, 左、右工作油缸的活塞桿外端鉸接在牽引大臂的牽引點(diǎn)上, 由電磁閥來控制工作油缸的進(jìn)油COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.6 , 2008 ( IS S UE No.178)55交 通 標(biāo) 準(zhǔn) 化公 路 工 程 與 運(yùn) 輸2008 年第 6 期( 總第 178 期)COMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)注: 1、15- 液壓缸; 2

12、、16- 伺服 控 制 止 回 閥 ; 3、14- 比 例 伺 服 閥 ;4- 支架; 5、10- 插頭; 6- 縱坡基準(zhǔn)線; 7- 橫坡傳感器; 8- 橫坡調(diào)節(jié) 校正元件; 9- 橫坡傳感器; 11- 油泵; 12- 過濾器; 13- 缸壓閥; 17-液壓油箱圖4 比例式自動(dòng)調(diào)平裝置圖5 比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平裝置位。攤鋪機(jī)作業(yè)時(shí)如果一側(cè)的牽引點(diǎn)發(fā)生升、降位移, 則熨平板以及橫梁都會(huì)出現(xiàn)橫向傾斜, 此時(shí)橫坡傳感器發(fā)出偏差信號(hào),側(cè)工作油缸的進(jìn)油方向,指令另一側(cè)電磁閥改變?cè)擈?qū)使該側(cè)牽引點(diǎn)作相應(yīng)的升降, 直到恢復(fù)原來設(shè)定的橫坡值。由上述可知, 通過縱坡、橫坡兩個(gè)傳感器的檢 測(cè) , 可 以 使 左 、

13、右 的 牽 引 點(diǎn) 保 持 原 來 設(shè) 定 值 ( 標(biāo) 高) , 鋪層可獲得平整。如果一次攤鋪寬度較大, 路基形狀又較復(fù)雜,橫坡需要頻繁地改變時(shí), 攤鋪機(jī)的另一側(cè)也采用基準(zhǔn)線及縱坡傳感器等,些。鋪層平整度的質(zhì)量會(huì)更好一開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平裝置是以“開關(guān)”方式進(jìn)行調(diào)節(jié)的, 無論檢測(cè)到的偏差大小, 均以恒速連續(xù)控制。 該裝置存在反應(yīng)誤差, 因此必須設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)“死 區(qū)”( 或稱起阻尼作用的“零區(qū)”) , 傳感器越過“死 區(qū)”之后才有信號(hào)輸出。為了提高該裝置的反應(yīng)精確度, “死區(qū)”范圍應(yīng)盡量縮小。但是,該裝置是恒速調(diào)節(jié)的, 如果“死區(qū)”范圍過窄,調(diào)節(jié)容易沖過“死區(qū)”而出現(xiàn)誤差, 即超調(diào)。超調(diào)需要反方向的修

14、正, 會(huì)引起在“死區(qū)”來回“搜索”零點(diǎn), 使控制系統(tǒng) 發(fā)生振蕩, 由此而影響到鋪層的平整度。為了消除振蕩的缺點(diǎn), “死區(qū)”范圍要足夠?qū)?讓控制系統(tǒng)在反向修正時(shí)可由最高值趨向于零時(shí)不再?zèng)_向另一邊。但它又降低了控制系統(tǒng)的精確度,所以開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平裝置的性能是不理想的。由于該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 價(jià)格低廉, 使用方便, 可以滿足一般的要 求, 因此仍有使用。比例式自動(dòng)調(diào)平裝置及其使用的傳感器美 國(guó) 巴 伯格 林 ( Barber - Greene) 公 司 生 產(chǎn) 的AS- 150 型瀝青混合料攤鋪機(jī)采用比例式自動(dòng)調(diào)平隨之上下運(yùn)動(dòng), 使熨平板工作仰角發(fā)生變化。與此2.2同時(shí),弓形架或小滑靴與基準(zhǔn)線之間的夾

15、角也相應(yīng)地發(fā)生變化,因此與弓形架或小滑靴相連接的縱波裝置,如圖4所示。該裝置與開關(guān)式的主要區(qū)別是,傳感器便發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào),經(jīng)控制系統(tǒng)處理對(duì)它以比例控制( 伺服) 閥代替簡(jiǎn)單的電磁換向閥。它比, 再發(fā)出執(zhí)行電信號(hào)給電磁閥,操縱供給調(diào)平油是根據(jù)偏差信號(hào)的大小,以相應(yīng)的快慢速度進(jìn)行連缸的液壓油量和方向,使?fàn)恳蟊巯蛏匣蛳蛳逻\(yùn)續(xù)調(diào)節(jié)的, 偏差為零時(shí)調(diào)節(jié)速度也趨于零, 因此不會(huì)產(chǎn)生超調(diào)及其引起的振蕩現(xiàn)象。該裝置可以使鋪 層表面十分平整, 但其結(jié)構(gòu)精度要求高、造價(jià)高, 所以使用較少。動(dòng), 使熨平板工作仰角盡快地恢復(fù)到初始設(shè)定值,以達(dá)到鋪層表面平整度要求的目的。同理,橫坡傳感器用于檢測(cè)熨平板 的 橫 坡

16、變化, 若橫坡發(fā)生變化時(shí), 它將發(fā)出電信號(hào),通過控比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平裝置及其使用的傳感器德國(guó)伏格勒( VOGELE) 公司生產(chǎn)的Super系列瀝 青混合料攤鋪機(jī)采用的比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平裝置,制另一側(cè)的控制電磁閥和調(diào)平油缸,定值。使之恢復(fù)到設(shè)2.3比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平裝置是在上述開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平裝置的“恒速調(diào)節(jié)區(qū)”與“死區(qū)”之間設(shè)一“脈沖如圖5所示。 當(dāng)路基表面出現(xiàn)起伏時(shí),調(diào)平油缸將COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.6 , 2008 ( IS S UE No.178)56交 通 標(biāo) 準(zhǔn) 化2008 年第 6 期( 總第 178 期)公路工程與運(yùn)輸COMMUNIC

17、ATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)區(qū)”。脈沖信號(hào)根據(jù)偏差的大小成正比地變化。其變化方式有改變脈沖寬度和頻率兩種。偏差信號(hào)由 傳感器帶進(jìn)脈沖區(qū)后, 調(diào)節(jié)器即根據(jù)信號(hào)的大小,且高頻電磁閥只要打開便基本上是全開口, 不像比例電磁閥那樣在零開口附近, 容易堵塞卡死。因此相對(duì)連續(xù)模擬量控制的比例電磁閥來說,其抗干擾以不同寬度或頻率的脈沖信號(hào)推動(dòng)電磁閥,使調(diào)平能力強(qiáng)、工作可靠,特別是對(duì)油液清潔度要比比例油缸工作。該裝置兼?zhèn)淞松鲜鰞煞N自動(dòng)調(diào)平裝置的優(yōu)點(diǎn), 大大縮小了“死區(qū)”,

18、 精確度高, 價(jià)格低且耐 用, 故得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)的脈沖信號(hào)隨偏差的不同而成比例地變 化。前已述及, 其變化方式有兩種: 改變脈沖寬度 和頻率( 見圖6) 。當(dāng)偏差較小、位于“死區(qū)”內(nèi)時(shí), 電控系統(tǒng)不起調(diào)節(jié)作用。當(dāng)偏差越過“死區(qū)”而進(jìn)入 脈沖區(qū)時(shí), 控制器便以寬度或頻率與偏差大小成比 例的脈沖信號(hào)推動(dòng)電磁閥, 使調(diào)平油缸以相應(yīng)的速 度調(diào)節(jié)牽引大臂的牽引點(diǎn)的垂直高度。當(dāng)路基不平電磁閥的低, 而且使用的范圍廣, 對(duì)環(huán)境的要求也低。另外, 因不需要像比例電磁閥那樣對(duì)行程信號(hào) 比及線性有特殊要求, 因此電磁閥的價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是, 為避免超調(diào), 必然存在“死區(qū)”,控制精度要比比例電磁閥的低。此

19、外, 由于受到動(dòng)作頻率的限制, 其響應(yīng)速度也比比例電磁閥要低。但其性能足以滿足目前攤鋪機(jī)作業(yè)的施工要求,制系統(tǒng)被廣泛使用。因此這種控自動(dòng)調(diào)平電控系統(tǒng)的比較開關(guān)式自控系統(tǒng) 其以“開”、“關(guān)”的方式進(jìn)行調(diào)節(jié),33.1度較大而使偏差進(jìn)人恒速調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)時(shí),控制器便輸無論檢測(cè)的出連續(xù)的調(diào)節(jié)信號(hào), 使調(diào)平油缸恒速調(diào)節(jié)。改變脈沖寬度時(shí)的調(diào)節(jié)過程如圖7所示。偏差大小, 均以恒速進(jìn)行繼續(xù)控制, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 價(jià)格低廉, 使用方便, 但調(diào)節(jié)的精度較低。比例自控系統(tǒng)其根據(jù)信號(hào)偏差的大小,3.2以相應(yīng)的速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié), 它不會(huì)因“搜索”、超調(diào)等原因出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象, 可使攤鋪路面獲得很高的平整度。但它的結(jié)構(gòu) 精度要求高, 造價(jià)昂貴。3.3比例- 脈沖式自控系統(tǒng) 這是在開關(guān)式自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的新型調(diào)平方式, 它綜合了上述兩種型式的優(yōu)點(diǎn),控制精度高、價(jià)格便宜、經(jīng)濟(jì)耐用, 目前應(yīng)用廣泛。參考文獻(xiàn)1 張