履帶式攤鋪機行駛控制系統設計分析

黎培杰

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引言

履帶式攤鋪機主要是用于實施道路鋪攤作業的施工設備，其能夠將提前拌制好的混合料根據設計中的平整度、厚度以及寬度進行密實攤鋪?，F階段隨著道路質量要求和相應施工標準的提升，對攤鋪機的行駛控制質量也有著更高的需求。當前履帶式攤鋪機行駛控制系統方面還存在一些運行問題，包括低速行駛時不穩定、直線行駛易跑偏以及難以在突變的大負載下保持持續的穩定。針對這種由于不穩定速度導致攤鋪道路材料均勻性及平整性較差的問題，需要對履帶式攤鋪機設計較為穩定的控制系統，確保其高效的解決作業問題。

1 履帶式攤鋪機行駛系統控制存在的問題

1.1 低速直線行駛容易跑偏

在瀝青混凝土結構道路上，履帶式攤鋪機的作業形式通常是邊走邊進行作業。攤鋪機在行駛過程中，需要將攪拌好的混合料按照設定形狀，均勻的鋪在路基上，并且對鋪過的混合料進行壓實。所以在道路作業中，攤鋪機的直線行駛性能對作業道路質量通?？梢援a生決定性的影響。而攤鋪機在自身作業過程中屬于大負載機械，其作業過程中的工作重心會隨著自身重量和受力的不同，來處于一種隨時變化的狀態，這就會導致攤鋪機在直線作業行駛過程中容易出現跑偏的問題。

1.2 低速行駛時系統轉向不穩定

履帶式攤鋪機行駛系統的轉向功能，主要是通過左右兩側履帶，提供不同的速度來實現。但是攤鋪機作業過程中，一些負載阻力和料車阻力都比較大，所以在攤鋪作業時都會保持一種低速作業[1-2]。低速情況下要想實現靈活的轉向，就必須要履帶式攤鋪機左右履帶控制系統進行嚴密配合和機械性能的高度配合。然而當前很多攤鋪機都普遍采用的是液壓控制系統，這種液壓控制系統在實現無級變速的同時，其還存在一些問題。因為攤鋪機的作業條件通常是對控制性能要求非常高的重載以及高壓環境。所以很多履帶式攤鋪機都存在轉向笨重和轉向系統不穩定等問題，對攤鋪機的作業效率產生了較大影響。

2 履帶式攤鋪機行駛控制系統重要作用

2.1 大負載下的穩定的液壓系統壓力

履帶式攤鋪機的液壓行駛控制系統，是整個攤鋪機必不可或缺的一部分。首先，液壓行駛控制系統能夠起到穩定大負載下攤鋪機液壓系統壓力的作用。攤鋪機的主要工作原理就是保持攤鋪機整體勻速行駛，所以即便是在大負載情況下，需要對液壓系統壓力進行有效的控制[3]。履帶式攤鋪機由于內部應用的是履帶式運動方式，往往在作業過程中內部會受到不規律的外部阻力和負載影響，這些對實際機械運行效率會造成較大影響，所以在大負載情況下對攤鋪機的液壓系統壓力進行穩定設計有著積極意義。

2.2 控制履帶式攤鋪機的轉向問題

履帶式攤鋪機的行駛控制系統可以對攤鋪機當前作業是否有著跑偏狀態進行檢測。由于履帶式攤鋪機有著一定的阻力影響，主要包括外部因素和自身設備內部的阻力。

外部因素無法從根本上進行消除，需要采取一些緩解的方法，例如規范料車卸料過程，避免在倒車、制動、卸料等過程對機器產生額外的阻力。還有需要人工清理履帶行駛前方料車漏下的物料，避免其中一個履帶因為要跨過漏料而產生兩個履帶行駛的路程差異。

設備阻力，主要是以機器內部的液壓工作系統因為需要穩定的分配功率，以及可能產生的機器故障產生的內部阻力?？梢酝ㄟ^行駛控制系統檢測來找到解決方法，控制器對阻力值情況進行一致反映，如果阻力值偏高，就證明攤鋪機內部有阻力較大的設備在工作，就可以采取一些低阻力和高精度設備組裝的方式進行解決。

2.3 從作業狀態上分析瀝青原材料的鋪平壓實

履帶式攤鋪機在瀝青原材料鋪平壓實過程中，如果行駛控制系統在應用中檢測到攤鋪機不勻速或者是方向上出現了跑偏的狀態，這和阻力問題以及瀝青原材料壓實狀態不滿足安全標準有關[4]。所以在履帶式攤鋪機施工過程中，需要保證瀝青原材料的壓實程度能夠符合標準質量。履帶式攤鋪機和原材料的接觸面積比較大，通過行駛控制系統上可以對路面的壓實狀態進行很好感知，在作業過程中對一些行駛問題能夠及時發現，并且找到準確位置。

2.4 履帶式攤鋪機行駛控制系統解決作業問題

履帶式攤鋪機行駛控制系統在作業問題解決上，主要需要做好以下幾個步驟。首先履帶式攤鋪機和一些信息化設備進行結合，通過計算機來控制攤鋪機，然后再下達相關的指令。其次在檢測內部設備完好并且符合安全標準的基礎上，將運料車的材料倒入到料斗中，然后再進行相關作業。在作業過程中計算機需要注意保持同步跟蹤，如果有著路面原材料壓實不均勻情況出現，應該及時停止整個作業過程，并且進行材料的補充。實現高相應的閉環的控制系統是施工質量的重要保證，如圖1所示。

圖1 履帶式攤鋪就行駛控制系統

3 提高履帶式攤鋪機行駛系統控制穩定性的策略

3.1 建立穩定轉向系統

攤鋪機系統轉向不穩定性的產生，主要是由于左右履帶在行駛過程中不能高度配合，或者是液壓系統本身被外部環境所影響。因此可以采用液壓傳動系統和智能控制系統相結合的原理，在履帶式攤鋪機的各個系統連接中采用一種CAN總線控制的方法，讓各個系統之間實現資源共享，讓主操作面板、輸料控制器、系統連線以及其他可選部件緊密配合，提高系統工作效率。這張控制方法條理清晰并且簡單直觀，可以很好地將左右履帶行駛控制系統連接起來，確保其能夠在同一時間接收到轉向命令，針對液壓傳統系統所帶來的可變性和不穩定性能夠及時進行避免，從內在控制方面減少了轉向的不穩定系數。并且轉向控制過程中的及時穩定，還能夠避免機械多余磨損情況的出現，這種機械的完整性是保證轉向系統穩定的基礎條件。

3.2 保證履帶式攤鋪機恒速運行

履帶式攤鋪機行駛過程中的跑偏問題解決，主要就是解決攤鋪機行駛過程中左右履帶行駛距離的問題。并且由于攤鋪機作業環境比較復雜，很多時候作業道路都是一些尚沒有修好的路面。所以在直線行駛條件下，一些作業履帶的行駛距離也不盡相同，往往并不具備可觀測線和規律性，無法進行預先處理。針對在這種問題可以采用反饋式閉環控制系統，將攤鋪機左右側里程計數器中的數據第一時間在攤鋪機反饋控制系統中得到顯示[5]?？刂葡到y可以根據反饋數據進行相應的處理，來發出合適的命令控制左右履帶行駛控制系統，對攤鋪機的行駛方向和行駛距離都作出精準控制，達到攤鋪機保持直線行駛的目的。

另外履帶式攤鋪機的穩定運行，還需要從減小大負載對履帶式攤鋪機行駛系統造成的影響入手，將其干擾降到最低，利用一些大排量的馬達、精準度比較高的元器件以及增大馬達減速箱的機械效率，或者是增加輪邊減速比等，這些都是減少大負載干擾的行之有效措施。這些方法主要是從機械效率層面來實施，一定程度上會增加運行成本。所以也可以在恒速運行方法上，通過攤鋪機的大量運行實驗得到相關數據，通過模糊算法對數據進行分析。結合數據將攤鋪機的負載特性轉化為彈簧模型，在對彈簧模型的具體參數做出有效控制以后，就可以利用PID控制器來進行閉環控制，這種方法也可以保證履帶式攤鋪機即便是在大負載情況下，也能保持自身的恒定運行。

4 結語

綜上，履帶式攤鋪機會經常性的出現大負荷下速度狀態不穩定、轉向不穩定甚至是轉向跑偏的問題。需要履帶式攤鋪機行駛控制系統設計上建立穩定的轉向系統，并且對履帶式攤鋪機的受力情況和跑偏問題進行分析解決，采取一些保證履帶式攤鋪機恒速運行的方法，對攤鋪機的創新發展有著積極意義。