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双钢轮压路机动态特性分析及惯性负荷的抑制

沈建军  
【摘要】:双钢轮压路机由于其良好的面层压实能力得到了越来越广泛的应用。然而,在起步停车的动态过程中存在的问题,一直是影响国产双钢轮压路机的可靠性和作业质量的主要问题。本文针对双钢轮压路机动态过程中发动机和液压系统的动态特性进行了探讨,分析了影响动态特性的因素,并对抑制动态过程中惯性负荷的方法进行了较深入地研究,试验证明该方法可以明显提高压路机的动态品质和可靠性。 论文通过分析双钢轮压路机工作循环中的载荷特征,发现惯性负荷是影响动态过程负荷过大的主要因素,造成动态最大负荷是平稳负荷的2倍多。惯性负荷在动态过程中主要表现为压力冲击、发动机掉速和反拖升速等现象。据此,提出了动态特性控制的目标:在满足压路机动态品质的情况下,减小动态载荷对机器的可靠性的影响,降低液压传动系统的压力冲击和发动机功率输出,并保证作业质量要求。 根据动态特性的测试分析,提出了动态过程以调整时间、压力冲击、发动机速度波动、动态功率这四个指标来衡量和调整,而惯性负荷可通过减小惯性质量或加速度进行控制。其中,惯性加速度应当由调整和控制液压系统特性的方法来抑制;惯性质量则可以通过合理匹配马达惯量与减速器速比来抑制。 针对惯性负荷在液压系统中表现为压力冲击的特点,提出液压系统动态过程的调整要在优先保证调整时间的条件下,减小压力冲击、瞬时功率和发动机速度波动。研究了行走系统、振动系统工作时的动态特性和相应控制方法,行走系统采用节流控制和液压系统参数(马达排量)共同调整,对串联振动系统的惯性负荷采用节流或电控方法调整,并确定了各主要技术指标的取值范围。 通过对液压系统和发动机共同作用分析,提出了发动机与传动系统共同工作时动态特性的调整方法。对于双工作系统和发动机共同工作的动态载荷的控制可以采用抑制单系统峰值、错开双系统峰值叠加的方法。单系统峰值的抑制以节流、电控为主:双系统错峰以起动延迟控制为主。 建立了满足精度要求的动态加载的仿真平台,实现了Admas和AMEsim的联合动态仿真。在平台上对节流孔选取、三段式电控及安装蓄能器等抑制惯性负荷的方法进行了探讨,进一步拓展了惯性负荷的抑制空间。 本文的研究弥补了国内双钢轮压路机动态性能研究方面的空白,对国产双钢轮压路机性能的提升及节能有重要理论意义和工程应用价值,提出的发动机与传动系统共同工作时动态特性的调整方法,也为其它工程机械动态性能的调整提供了思路。


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