本發(fā)明涉及基于除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)，特別是一種具有電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的底盤(pán)的滾掃式清雪車(chē)。

背景領(lǐng)域

高速公路、普通公路、市區(qū)道路上冬季路面冰雪的清除問(wèn)題多年來(lái)一直是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的重點(diǎn)課題。路面積雪清除關(guān)系到人民生活、社會(huì)生產(chǎn)、交通安全、環(huán)境保護(hù)等一系列問(wèn)題。在冬季北方區(qū)域來(lái)說(shuō)，需要及時(shí)清除冰雪的道路面積將越來(lái)越大，道路交通形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。

交通路面上的積雪被稱(chēng)為交通安全的“白色殺手”，因此如何快速高效清除道路的積雪、冰以及冰雪混合物，保障道路、機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)行、提高行車(chē)安全，成為目前冬季道路養(yǎng)護(hù)的主要問(wèn)題。傳統(tǒng)人工除雪法和污染較大融雪劑除雪法，已經(jīng)不能滿足需要，迫切需要性能良好、自動(dòng)化程度較高的機(jī)械來(lái)替代。

清雪作業(yè)過(guò)程中所損耗的總功率及滾刷轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩需要合理匹配，使道路積雪及時(shí)而快速的清除。除雪前先選定發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，在連續(xù)除雪作業(yè)過(guò)程中，由于雪斷面大小的變化，需要調(diào)整除雪速度。在作業(yè)過(guò)程中，一方面要保證清雪效率，同時(shí)還要照顧到行人和通行車(chē)輛的安全。實(shí)時(shí)調(diào)整除雪車(chē)的最適當(dāng)?shù)某┧俣?，?duì)操作者來(lái)說(shuō)是很困難的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供基于除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)滾刷的轉(zhuǎn)速與車(chē)輛底盤(pán)行走作業(yè)速度匹配，適應(yīng)惡劣的作業(yè)環(huán)境，以滿足滾掃式清雪車(chē)除雪作業(yè)效率的要求。

為此本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括行走驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（5）、滾刷工作裝置（1）、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（3）、液壓系統(tǒng)（2）、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（4）、控制器（6）和轉(zhuǎn)速傳感器（7）；

所述行走驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（5）輸出動(dòng)力給傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（3），傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（3）再將動(dòng)力分為兩部分，一路為除雪車(chē)行走系統(tǒng)提供動(dòng)力，一路為滾刷工作裝置（1）提供動(dòng)力。

所述滾刷工作裝置（1）驅(qū)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，經(jīng)液壓系統(tǒng)（2）的液壓馬達(dá)將動(dòng)力傳遞給滾刷工作裝置（1）；

所述行走系統(tǒng)的工作狀態(tài)監(jiān)控通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速監(jiān)控實(shí)現(xiàn)，信號(hào)測(cè)取由轉(zhuǎn)速傳感器（4）完成，最終由控制器（6）完成信號(hào)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算，輸出控制信號(hào)給液壓系統(tǒng)（2）的液壓泵，液壓泵按照車(chē)輛行駛驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制滾刷工作裝置（1）的轉(zhuǎn)速，滾刷工作裝置（1）的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器（7）測(cè)取，并將測(cè)取信號(hào)傳至控制器（6）。

基于除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制方法，讀出除雪狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n_E，與預(yù)定轉(zhuǎn)速n_o相比較：

1）如n_E>n_o說(shuō)明負(fù)荷小，車(chē)輛應(yīng)增速，即控制電流Iv=Iv+C×Is；

2）如n_E=n_o說(shuō)明負(fù)荷適當(dāng)，維持現(xiàn)狀I(lǐng)v=Iv；

3）如n_E<n_o說(shuō)明負(fù)荷大，需減少電流，降低車(chē)速，Iv=Iv-C×Is；

然后檢測(cè)Iv的最大、最小值來(lái)確定最終的輸出功率，控制電流的大小驅(qū)動(dòng)液壓泵的電液比例閥，控制液壓泵輸出流量；

反復(fù)進(jìn)行以上循環(huán)，隨著除雪負(fù)荷的大小，增減發(fā)動(dòng)機(jī)（5）的轉(zhuǎn)速，能夠自動(dòng)控制除雪速度。

液壓泵按照以下方式實(shí)現(xiàn)控制：

引入由滾刷液壓系統(tǒng)的工作壓力p_r反映的滾刷負(fù)荷信息，并將壓力信息p_r 輸入給控制器，轉(zhuǎn)化為線位Dx；同時(shí)將駕駛員操縱信號(hào)的線位移x ， 輸入給滾刷變量泵的排量控制，并與滾刷負(fù)荷壓力線位移Dx求和后，將線位移Dx₁輸入給滾刷變量泵的排量控制；排量控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為線位移Dx₁，使伺服閥的閥芯產(chǎn)生位移Dx₂，控制油經(jīng)伺服閥進(jìn)入伺服缸，伺服缸輸出位移Dx₃，使液壓泵斜盤(pán)產(chǎn)生偏角Dβ，這就改變了泵的排量q_p；伺服缸動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)反饋裝置使伺服閥芯回到中位，完成一次滾刷轉(zhuǎn)速信號(hào)的隨動(dòng)控制。

所述除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)采用閉環(huán)控制，信號(hào)測(cè)取為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和滾刷驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)壓力傳感器。

本發(fā)明基于除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)，包括行走驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、除雪工作裝置、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速傳感器、控制器等構(gòu)件。車(chē)上裝有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將動(dòng)力分為除雪動(dòng)力和行走動(dòng)力兩部分。除雪動(dòng)力又通過(guò)傳動(dòng)軸、齒輪箱，通過(guò)除雪工作裝置將雪清掃出去，行走動(dòng)力是通過(guò)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)前后車(chē)輪。所述的除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)針對(duì)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛底盤(pán)和電液控制的液壓驅(qū)動(dòng)的工作裝置，通過(guò)設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)的工況來(lái)控制液壓系統(tǒng)。在除雪的工作過(guò)程中，如突遇雪層厚度增大，行車(chē)阻力增大，通過(guò)降低車(chē)速，適當(dāng)提高液壓油泵的轉(zhuǎn)速，維持除雪工作裝置的轉(zhuǎn)速，控制技術(shù)優(yōu)先保證專(zhuān)業(yè)質(zhì)量。反之，在遇薄雪層時(shí)，適當(dāng)提高車(chē)速，并降低液壓泵的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明在車(chē)輛起步和制動(dòng)工況時(shí)，可控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速范圍在最佳的燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)域，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)保證工作裝置的優(yōu)先轉(zhuǎn)速控制保證作業(yè)質(zhì)量。

由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)具有以下效果：

1.除雪工作裝置的電液比例控制

本發(fā)明的除雪車(chē)工作裝置的控制采用電液比例控制，滾刷轉(zhuǎn)速與除雪功率和軸扭矩呈近似直線的遞增關(guān)系，而與比功耗呈近似直線的遞減關(guān)系。在進(jìn)距不變情況下，除雪功率、軸扭矩和比功耗均與線速度成二次函數(shù)式遞增關(guān)系，在液壓系統(tǒng)中添加電控元件，通過(guò)電路來(lái)控制液壓系統(tǒng)的各種動(dòng)作，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，有利用降低油耗，能夠?qū)崿F(xiàn)滾刷的轉(zhuǎn)速與車(chē)輛底盤(pán)行走作業(yè)速度匹配，適應(yīng)惡劣的作業(yè)環(huán)境，以滿足滾掃式清雪車(chē)除雪作業(yè)效率的要求。在國(guó)內(nèi)大型除雪車(chē)具有較好的市場(chǎng)前景。

2.功率匹配合理

（1）本發(fā)明的除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)采用功率—載荷自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率隨著油門(mén)位置的變化而變化，液壓泵的輸入功率也在不斷變化?？梢愿鶕?jù)外負(fù)荷的變化，來(lái)確定液壓泵的最大允許排量從而實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。由于壓力是由負(fù)載決定的，負(fù)荷的變化直接引起壓力的變化。在工作過(guò)程中，控制系統(tǒng)利用壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓力信號(hào)，同時(shí)實(shí)時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線得到發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前輸出功率。在當(dāng)前的功率值中扣除系統(tǒng)損失消耗的功率，便可得到液壓泵的輸入功率。根據(jù)這個(gè)功率值得到當(dāng)前泵的最大允許排量，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。

（2）本發(fā)明的除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)包括工作裝置轉(zhuǎn)速傳感器，當(dāng)車(chē)輛作業(yè)行駛時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給控制器，經(jīng)過(guò)運(yùn)算并發(fā)出指令，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的液壓泵流量，控制滾刷轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明之除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)特征進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明：

圖1：本發(fā)明之除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)示意圖。

圖2：本發(fā)明之除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)軟件程序流程圖。

圖3：本發(fā)明之滾刷液壓泵控制流程圖。

圖中各主要元件的標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下：

1—除雪工作裝置、2—液壓系統(tǒng)、3—傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、4—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、5—發(fā)動(dòng)機(jī)、6—控制器總成、7—液壓系統(tǒng)壓力傳感器。

具體實(shí)施方式：

一種除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)，其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括行走驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)5、滾刷工作裝置1、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3、液壓系統(tǒng)2、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器4、控制器總成6和滾刷傳感器7等構(gòu)件。

如圖1所示的行走驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)5輸出動(dòng)力給傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3，傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3再將動(dòng)分為兩部分，一路為行走驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，一路為除雪工作裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。除雪工作裝置驅(qū)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，經(jīng)液壓系統(tǒng)2的液壓馬達(dá)將動(dòng)力傳遞給除雪工作裝置1。行走系統(tǒng)的工作狀態(tài)監(jiān)控通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速監(jiān)控實(shí)現(xiàn)，信號(hào)測(cè)取由轉(zhuǎn)速傳感器4完成，最終由控制器6完成信號(hào)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算，輸出控制信號(hào)給液壓系統(tǒng)2的液壓泵，液壓泵按照車(chē)輛行駛驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制除雪工作裝置液壓系統(tǒng)的壓力，除雪工作裝置的液壓系統(tǒng)的壓力由傳感器7測(cè)取，并將測(cè)取信號(hào)傳至控制器6，這樣保證除雪車(chē)功率的合理匹配。

如圖2所示的本發(fā)明的除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)的軟件程序流程圖。自動(dòng)控制的程序?yàn)椋鹤x出除雪狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n_E，與預(yù)定轉(zhuǎn)速n_o相比較，如n_E>n_o說(shuō)明負(fù)荷小，車(chē)輛應(yīng)增速，即控制電流Iv=Iv+C×Is；如n_E=n_o說(shuō)明負(fù)荷適當(dāng)，維持現(xiàn)狀I(lǐng)v=Iv；如n_E<n_o說(shuō)明負(fù)荷大，需減少電流，降低車(chē)速，Iv=Iv-C×Is，然后檢測(cè)Iv的最大、最小值來(lái)確定最終的輸出功率?？刂齐娏鞯拇笮◎?qū)動(dòng)液壓泵的電液隨動(dòng)閥，來(lái)控制液壓泵輸出流量。反復(fù)進(jìn)行以上循環(huán)，隨著除雪負(fù)荷的大小，增減發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，能夠自動(dòng)控制除雪工作裝置的工作轉(zhuǎn)速。

如圖3所示的本發(fā)明的滾刷液壓泵控制流程圖。該裝置引入由滾刷液壓系統(tǒng)的工作壓力p_r反映的滾刷負(fù)荷信息，并將壓力信息p_r 輸入給控制器，轉(zhuǎn)化為線位Dx。同時(shí)該裝置還可以將駕駛員操縱信號(hào)的線位移x , 輸入給滾刷變量泵的排量控制，并與滾刷負(fù)荷壓力線位移Dx求和后，將線位移Dx₁輸入給滾刷變量泵的排量控制。排量控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為線位移Dx₁，使伺服閥的閥芯產(chǎn)生位移Dx₂，控制油經(jīng)伺服閥進(jìn)入伺服缸，伺服缸輸出位移Dx₃，使液壓泵斜盤(pán)產(chǎn)生偏角Dβ，這就改變了泵的排量q_p。伺服缸動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)反饋裝置使伺服閥芯回到中位，完成一次滾刷轉(zhuǎn)速信號(hào)的隨動(dòng)控制。

所述的信號(hào)測(cè)取位置如圖1所示，除雪車(chē)工作速度的滾刷轉(zhuǎn)速跟隨控制技術(shù)采用閉環(huán)控制，信號(hào)測(cè)取為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器4和滾刷驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)壓力傳感器7。