自動(dòng)找平技術(shù)在推土機(jī)上的應(yīng)用

自動(dòng)找平技術(shù)在推土機(jī)上的應(yīng)用目前應(yīng)用在推土機(jī)上的自動(dòng)找平控制方式有兩種：激光控制和GPS三維高程控制。

激光控制機(jī)械自動(dòng)找平系統(tǒng)是一種專門用于對(duì)施工作業(yè)面進(jìn)行高精度平整的光機(jī)電液一體化自動(dòng)控制設(shè)備，是專門與相關(guān)施工機(jī)械配套并提高其自動(dòng)化水平的重要手段，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的整平作業(yè)技術(shù)之一。世界著名的卡特彼勒公司和小松公司在其中小馬力推土機(jī)上都應(yīng)用了激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)。推土機(jī)安裝激光控制機(jī)械自動(dòng)找平系統(tǒng)主要是將激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)的變化控制電磁比例液壓換向閥，最終控制鏟刀提升液壓缸實(shí)現(xiàn)平整作業(yè)。

GPS三維控制系統(tǒng)集成了定位技術(shù)、設(shè)計(jì)軟件和強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)推土機(jī)的精確控制、鏟刀的實(shí)時(shí)定位以及平整、掘土和運(yùn)土的完全自動(dòng)化。滿足垂直曲線、過渡點(diǎn)、超高曲線和復(fù)雜站點(diǎn)等要求苛刻的工程建設(shè)需要。本文以山推TSY160L型推土機(jī)為例，論述激光控制機(jī)械自動(dòng)找平系統(tǒng)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

1推土機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的使用對(duì)象和范圍

目前，激光控制機(jī)械自動(dòng)找平技術(shù)在世界發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到廣泛的使用；近幾年國(guó)內(nèi)在農(nóng)田基本建設(shè)、水利水電工程、公路鐵路建設(shè)、機(jī)場(chǎng)建設(shè)和市政工程等方面也開始應(yīng)用。

2基本配置

推土機(jī)的激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器和推土機(jī)組成。

(1)激光發(fā)射器的分類

從發(fā)射距離上分為：發(fā)射直徑300m、600m、900m和1200m；

從發(fā)射角度上分為：純水平發(fā)射器和斜坡發(fā)射器；

從作業(yè)坡面上分為：?jiǎn)纹掳l(fā)射器和雙坡發(fā)射器；

從水平校正方式上分為：人工水平校準(zhǔn)和自動(dòng)水平校準(zhǔn)。

(2)激光接收器按接收角度可分為180°和360°兩種，它安裝在自動(dòng)或手動(dòng)桅桿上與推土鏟組成一體。推土機(jī)上應(yīng)當(dāng)配置360°的接收器，以便于機(jī)器的靈活作業(yè)。

(3)控制器是連接激光接收器和推土機(jī)的重要組成部分，它有信號(hào)傳輸與處理功能，將接收器的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、下載以實(shí)現(xiàn)對(duì)鏟刀的液壓控制，并且能夠根據(jù)施工工況和要求設(shè)置不同的精度等級(jí)，精確的可達(dá)到3~5mm，粗略的可設(shè)置為20mm，達(dá)到優(yōu)化施工的目的。

(4)推土機(jī)必須為液壓控制，在液壓管路上并聯(lián)電磁比例換向閥，使設(shè)備具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種功能。

3工作原理

激光控制自動(dòng)找平技術(shù)是利用激光束參照平面作為非視覺控制手段，代替常規(guī)機(jī)械設(shè)備中操作人員的目測(cè)判斷方法，自動(dòng)控制鏟刀刀口的升降高度，以便達(dá)到精確整平的效果。

激光發(fā)射器是由有源電池驅(qū)動(dòng)的一種激光發(fā)生裝置，它被安置在作業(yè)面適當(dāng)位置的三腳架上。激光發(fā)射頭在工作時(shí)是高速旋轉(zhuǎn)的，旋轉(zhuǎn)速度高達(dá)900r/min，并可根據(jù)設(shè)定要求自動(dòng)達(dá)到水平面或斜坡面狀態(tài)，它發(fā)射的激光束可在作業(yè)面上形成一個(gè)激光光學(xué)平面，該平面即作為整平作業(yè)的基準(zhǔn)參照面。由于該參照面是處于一定空間高度的穩(wěn)定平面，因而不受機(jī)群作業(yè)和其它因素的干擾。

激光接收器的功用是接收激光發(fā)射器發(fā)來的高程光信號(hào)，并根據(jù)相對(duì)基準(zhǔn)參照面的高度變化將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成變化的電信號(hào)，并傳輸?shù)娇刂破鳌?/p>

控制器將激光接收器傳遞來的電位信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，控制電磁比例換向閥通向鏟刀提升液壓缸的油量和方向，實(shí)現(xiàn)鏟刀的自動(dòng)升降。

激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)示意圖見圖1，液壓系統(tǒng)圖見圖2。4系統(tǒng)作業(yè)效率分析

推土機(jī)進(jìn)行平整作業(yè)時(shí)，在公路路基施工中，將自卸車堆放的土料進(jìn)行攤鋪，熟練的司機(jī)經(jīng)過3次作業(yè)可將路面大致整平，然后再經(jīng)過平地機(jī)2次作業(yè)后才能進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。采用推土機(jī)加裝自動(dòng)找平系統(tǒng)后，自卸車堆放的土料只需一次平整作業(yè)即可進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)(平整度不大于20mm)。工作效率提高，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，質(zhì)量明顯改善。尤其在進(jìn)行大面積場(chǎng)地作業(yè)時(shí)，不僅作業(yè)周期加快，而且減少了施工中的多次測(cè)量，減少返工，一次施工即可達(dá)到要求。

5應(yīng)用實(shí)例

加裝激光自動(dòng)找平系統(tǒng)的山推TSY160L型推土機(jī)曾在三峽大壩右岸RCC圍堰工程中進(jìn)行施工(題圖)。施工對(duì)象為堆放的混凝土散料，由于施工要求鋪層的厚度要均勻平整，整個(gè)作業(yè)面要協(xié)調(diào)一致，且要一次完成任務(wù)，不能有太長(zhǎng)的時(shí)間間隔。如果采取手動(dòng)操作施工，不僅難以達(dá)到平整度要求，而且混凝土的凝固時(shí)間也不允許，將嚴(yán)重影響工程的質(zhì)量。采用自動(dòng)找平系統(tǒng)后，一臺(tái)推土機(jī)可以配合12～15臺(tái)自卸卡車送料，而且成堆卸放的物料不需要進(jìn)行粗略攤鋪，經(jīng)過推土機(jī)的一次整平作業(yè)即可滿足進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)的要求，每小時(shí)作業(yè)面積可達(dá)到8000～11000m2，滿足混凝土物料的快速整平要求。

6結(jié)束語

在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)找平系統(tǒng)在推土機(jī)上的應(yīng)用雖然尚處于初始階段，但是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及工程施工要求的不斷變化，該領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿κ欠浅４蟮?，?yīng)該得到重視和關(guān)