防滑控制系统(ASC)在单钢轮压路机上的应用
一、概述
对于没有防滑控制系统(ASC)的单钢轮压路机来说,当驱动桥或钢轮处于最低牵引力时,压路机的最大爬坡能力将受到限制。因为桥和钢轮的行走马达是平行并联连接的,假如钢轮打滑,总的液压油将大部分流经钢轮行走马达,这是由于此处液压油具有较低的阻力。当然操作人员能通过速度范围选择器来减少马达的流量进而改变扭矩,但必须准确的知道相关的驱动桥和钢轮行走马达流量,同时在最大和最小流量之间没有中间状态,因此总是不能达到最佳的爬坡能力。
基于以上原因,为了提高单钢轮压路机的技术性能,德国宝马格(BOMAG)公司生产的DHPDH系列第三代单钢轮压路机上作为标准件配备了防滑控制系统,根据现实的具体情况控制驱动桥和钢轮的行走马达流量(用以改变马达力矩),以达到最佳的爬坡能力。下面就对防滑控制系统(ASC)在压路机上的应用情况进行介绍。
防滑控制系统(ASC)是一个封闭回路,其基础数据包括8信号或单独的测量值,作为微电脑控制器的输入值,输入信号经过控制器的处理转变成2个输出信号用于控制马达流量(图1)。输入信号包括:
·桥的速度(在桥驱动马达上的速度传感器根据速度按比例传递电压信号)
·钢轮的速度(与桥类似)
·桥的旋转方向(由速度传感器进行记录)
·钢轮的旋转方向(由速度传感器进行记录)
·在机器纵向轴线方向上的倾斜(由倾斜传感器进行记录)
·驱动方向(换档杆的位置由一个电位计进行记录)
·速度范围控制器的位置(1档:ASC控制系统起作用,2档:ASC控制系统起    作用,3档:ASC控制系统不起作用)
·制动开关(制动器打开/闭合)
驱动条件
1档时ASC系统的反应
旋转的方向
钢轮        桥
倾斜传感器的信号
换档杆电位计信号
备          注
正转
正转
下坡
正向
桥马达受到控制,钢轮马达获得最大速度
下坡
正转
停止、反转
下坡
正向
桥马达受到控制,钢轮马达获得最大速度
特殊条件时下坡
反转
正转
下坡
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
特殊条件时负载钢轮打滑
反转
反转
下坡
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
在识别旋转方向上或泵控制机械装置出现错误
正转
正转
下坡
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
在识别旋转方向上或泵控制机械装置出现错误
正转
反转
下坡
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下的上坡,桥打滑
反转
正转
下坡
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下的上坡,负载钢轮打滑
反转
反转
下坡
反向
桥马达受到控制,钢轮马达获得最大速度
正常状态下的上坡,可能会出现打滑现象
任意方向
任意方向
下坡
空档
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
最大的制动力矩
正转
正转
上坡
正向
桥马达获得最大速度,钢轮马达受到控制
正常状态下的上坡,可能会出现打滑现象
正转
反转
上坡
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下的上坡,钢轮打滑
反转
正转
上坡
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下的上坡,负载桥打滑
反转
反转
上坡
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
在识别旋转方向上或泵控制机械装置出现错误
正转
正转
上坡
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
在识别旋转方向上或泵控制机械装置出现错误
停止、正转
反转
上坡
反向
桥马达获得最大速度,钢轮马达受到控制
特殊条件时下坡
反转
正转
上坡
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
特殊条件时负载桥打滑
反转
反转
上坡
反向
桥马达获得最大速度,钢轮马达受到控制
下坡
任意方向
任意方向
上坡
空档
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
最大制动力矩
正转
正转
无信号、平地
正向
桥马达和钢轮马达都受到控制
在平地上正常行走
正转
反转
无信号、平地
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下在平地上行走
反转
正转
无信号、平地
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下在平地上行走
反转
反转
无信号、平地
正向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
在识别旋转方向或泵控制方面出现错误
正转
正转
无信号、平地
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
在识别旋转方向或泵控制方面出现错误
正转
反转
无信号、平地
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下在平地上行走
反转
正转
无信号、平地
反向
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
临界状态下在平地上行走
反转
反转
无信号、平地
反向
桥马达和钢轮马达都受到控制
在平地上正常行走
任意方向
任意方向
无信号、平地
空档
桥马达和钢轮马达总是有最大速度
不可能存在的条件,ASC不起反应
临界状态:
已达到实际牵引力矩极限,没有更进一步的优化选择。
1:1档时ASC系统的反应
1档位置上起动发动机,在两个行走马达上有最大流量,如果两个驱动组件中的一个起动时打滑(例如在上坡时前面钢轮驱动时打滑),微电脑控制器探测到钢轮与车轮之间的速度差别,起动控制过程。钢轮行走马达的电子二通控制装置(与一个电子比例控制装置相类似)被微电脑控制器在短时间内接通,其作用是减少钢轮行走马达的流量,使钢轮的实际速度值与整机的速度值相一致。在这种情况下,最大牵引力矩的获得是能够实现的。
1档时,所有条件下的工作状态原理是相同的(见表1)。行走马达可按13.5的比例进行调整,这就意味着从最大流量可调整到最小流量=0.286*最大流量,因此几乎所有现场遇到的情况都被ASC系统控制着。
2档时,ASC系统在一种简单状态下工作。在这种条件下,速度和行走方向信号不再起作用,仅仅从倾斜传感器和换档杆电位计获得输入信号,行走马达的流量不能象1档那样进行连续的控制调整,但可分别从最小扭矩转换到最大扭矩。该控制过程的逻辑关系如图2所示:
假设机器开始在平坦地面向前行走,钢轮行走马达转换到最小扭矩,而桥的行走马达转换到最大扭矩。那么当前行下坡时,ASC控制系统转换最大扭矩到钢轮上,转换最小扭矩到桥上。当再次行走在平坦地面上时,又恢复到前面的设置。当前行上坡时,此时的设置是钢轮有最小扭矩,而桥上有最大扭矩。然后再回到平坦地面行驶时又恢复到最初平地上的设置。
在平坦的地面上倒行时,行走马达的扭矩设置与前行相反。行走到斜坡上后,行走马达的流量设置保留了前行时在坡上的设置,在这里其逻辑关系也是正确的。
假设钢轮从光轮变成带有护垫,则钢轮尺寸就会有差别。对于ASC防滑系统来说,装上护垫或使用不同尺寸轮胎都是可以检测到的,并且控制过程中不会出现什么问题。每次起动发动机后,当开始行走的前几米,微电脑控制器就开始比较桥和钢轮的速度,并与软件内的数值进行比较,计算和存储参考数据。这样,在坡上行驶时就不需要任何进一步的调整了。
当打开控制器开关时总是要先进行系统检查,因此在微电脑控制面板上的四个指示灯都亮大约2秒钟。然后,如果系统正常,顶部的2个绿灯将继续亮着,在绿灯下面的黄灯以1Hz的频率闪烁,红灯熄灭。
二、出现故障时系统的反应
如果控制系统识别到一些由于偏差或错误的输入信号造成的不合逻辑的事件,它将对错误进行报告,并且在仪表盘上的防滑系统控制灯将闪烁。同时在微电脑控制器面板的左下侧能读出错误信息(见图3,表2)。
错误信息能通过最下面的红灯读出,每个错误信息由四个单独的红灯信号组成,四个信号由短信号闪烁灯(大约0.5s)和长信号闪烁灯(大约1s)组成,每个红灯闪烁信号之间大约有0.5s的间断时间,例如显示的错误信号为“长短”说明了钢轮的行走马达的控制阀出现了故障。如果同时有多个故障出现,它们将会被一个接一个的显示,每一个故障信息的显示与前一个的间隔时间大约为2s。当所有的故障显示完,在大约间隔4s后,每个故障信息又会重复进行显示。这就意味着必须对故障及时进行处理,否则错误信号将会一直显示下去。
2:微电脑控制系统错误指示信号:·=短信号,—=长信号
闪烁信号
出现故障的部位
ASC不工作/灯闪烁
3档时机器的反应
··
钢轮行走马达控制阀
可获得2档的速度
···
后(桥)速度传感器
可获得最大速度
·——·
桥行走马达控制阀
可获得2档的速度
··
钢轮方向识别装置
可获得最大速度
——··
倾斜传感器
可获得最大速度
···
行走操纵杆电位计
可获得最大速度
———·
(钢轮)速度传感器
可获得最大速度
闪烁信号
出现故障的部位
ASC不工作/灯闪烁
3档时机器的反应
··
桥方向识别装置
可获得最大速度
···
制动开关
德国宝马
可获得最大速度
··——
机器类型识别装置
可获得最大速度
在出现故障的情况下,防滑系统是停止作用的。假设在ASC系统出现故障情况下压路机仍然要继续工作,在1档和2档时两个行走马达都有最大的流量(如果不是在控制阀上出现故障),以使机器获得最大的制动力矩。在3档时行走马达仍然有最小流量(如果不是在控制阀上出现故障)。这样机器的最大行驶速度仍然能够获得。
三、速度传感器的更换
1、桥
有缺陷的速度传感器更换以后,新的速度传感器必须进行正确的调整。该过程是必要的,因为速度磁环与速度传感器之间的间隙一定不能太小,这是为了防止机器在运行期间传感器接触到磁环。同时两者之间的间隙也不能太大,这是为了防止传感器不能完整记录信号(图4)。
需要调整的第二个原因是一个速度传感器壳内有两个传感器,必须对记录速度和方向的传感器位置进行定位。
折下旧传感器后,装上一个新传感器,上紧到与速度磁环接触为止,然后再回卸一圈。再次上入丝扣,直到装配鼻和传感器的搭扳手平面与传动轴中心线成大约20—30°的夹角,然后用锁紧螺母锁止在该位置上(拧紧力矩=14±1Nm),当拧紧锁紧螺母时要保持传感器位置不变。
在图5中显示了传感器的四个安装位置,当传感器上紧回卸一圈,再次上入丝扣时,上到离以上四个位置最近的的一个位置即可。
2、钢轮
钢轮的速度传感器和它的安装位置与桥传感器是不同的(图6),但传感器也在一个壳内包含了两个单独的传感器,用于记录速度和方向信号,因而也必须用类似的方法进行调整。
折下旧传感器后,新传感器的上紧到与速度磁环接触为止,然后再回卸二圈。再次上入丝扣,直到定位槽底碰到马达壳为止,而此时定位槽必须与马达传动轴中心线成0°±15°的夹
角。
然后用锁紧螺母锁止在该位置上(拧紧力矩=14±1Nm),当拧紧锁紧螺母时要保持
传感器位置不变。
3、换档杆电位计的更换
换档杆电位计位于换档杆壳的右侧,从电器安装箱内能够拆卸。
其技术参数如下:
·导电角:0—340°
·机械转角:0—360°
·电阻值:0—5kΩ(±20%),在中间位置的电阻值2.5 kΩ±20%
电位计的更换
1、设置换档杆在空档位置。
2、折下电位计基板的3个固定螺丝和导电塞。
3、现在拨出电位计。
4、安装电位计前必须调整齿轮位置,使齿轮上的箭头标记朝上。
5、将电位计和它有齿轮水平装入换档杆壳内,当插入电位计时必须保持齿轮的位置不变。