履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)故障分析及維修論文

1、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 論 文履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)故障分析及維修學(xué) 院：專 業(yè)：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：完成時間：摘要隨著科學(xué)技術(shù)的開展，人們對工程機(jī)械的要求愈來愈高，如操縱輕便、平安舒適等。為了改善履帶式推土機(jī)的操縱性，降低駕駛員的勞動強(qiáng)度，本文設(shè)計了推土機(jī)的單手柄轉(zhuǎn)向制動控制系統(tǒng)，即將左右轉(zhuǎn)向和制動集中在一根手柄上，通過手柄的轉(zhuǎn)角控制來表達(dá)駕駛員的駕駛意圖。在不改變推土機(jī)原有傳動結(jié)構(gòu)的根底上，整個系統(tǒng)采用了先進(jìn)的電液比例控制技術(shù)，將電控的靈活性與液控的簡單、方便性結(jié)合起來。液壓控制局部利用電液比例減壓閥對油缸進(jìn)行壓力控制，利用電磁換向閥來選擇控

2、制側(cè)，進(jìn)而通過控制油缸的位移來實現(xiàn)推土機(jī)的轉(zhuǎn)向制動?，F(xiàn)代新型履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采取帶動液壓助力式, 介紹其就車檢測與維修; 闡述了轉(zhuǎn)向系部件檢測、裝配檢驗及調(diào)整、動力轉(zhuǎn)向油泵的檢測與調(diào)整、液壓系統(tǒng)壓力的檢測、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障的診斷檢測與排除等。關(guān)鍵詞：履帶式推土機(jī)；轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)；故障分析；故障維修AbstractWith the development of science and technology, the people to the requirement of engineering machinery is getting more and more high, such a

3、s manipulate light, safe and comfortable, etc. In order to improve caterpillar bulldozers handling, reduce the labor intensity of the pilot, this paper introduces the design of the single handle to bulldozer brake control system, is to turn left and brake concentrated in one root handle, through the

4、 handle the corner of the control to reflect the driver's driving intentions. Not changing the bulldozers original transmission based on the structure of, the whole system adopts the advanced electro-hydraulic proportional control technology, the electronic control flexibility with hydraulic con

5、trolled simple, convenient together. The hydraulic control the part USES electrohydraulic proportional pressure reducing valve of hydraulic cylinder pressure control, using the electromagnetic reversing valves to choose control side, and then through the control oil cylinder of displacement to reali

6、ze the bulldozers to brake. The modern new caterpillar bulldozers steering system take drive hydraulic booster type, introduced the car is inspection and maintenance; Expounds the steering system component testing, inspection and adjustment, assembly of power steering pump testing and adjusting, hyd

7、raulic pressure system of testing, power steering system of the common faults diagnosis detection and exclusion, etc.Key words: Caterpillar bulldozers; To brake system; Failure analysis; Failure maintenance目錄第一章 緒論1121.2.1 國外開展?fàn)顩r21.2.2 國內(nèi)開展?fàn)顩r31.2.3 單手柄集中控制的開展趨勢3第二章 履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)總體設(shè)計方案3456第三章 履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向

8、制動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計773.1.1 微處理器的選擇73.1.2 PWM 控制的研究與應(yīng)用83.1.3 分頻電路的設(shè)計83.1.4 光電隔離及功率放大電路的設(shè)計83.1.5 手柄信號輸入調(diào)整電路83.1.6 電源電路99993.2.3合理布置元、器件910第四章 履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)故障及分析10101010104.1.4 檢測轉(zhuǎn)向系液壓油路密封性10111111111111111212結(jié) 論14致 謝15主要參考文獻(xiàn)16第一章 緒論推土機(jī)是工程機(jī)械的一個重要機(jī)種，在城市建筑、公路鐵路施工、水利水電建設(shè)、露天采礦和國防施工等各種工程中，用來做推移積土、開渠、填土、清理場地等各種作業(yè)。大中型履

9、帶推土機(jī)還可以用來頂推鏟運機(jī)，做助鏟工作，配備松土器后，還可進(jìn)行破土作業(yè)。最近幾年尤其自 2001 年以來，國家對根本建設(shè)的投資力度加大，很好地起到了對整個國民經(jīng)濟(jì)的拉動作用，使推土機(jī)這一工程機(jī)械大家族中的小行業(yè)得到了不斷的開展。據(jù)近幾年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，推土機(jī)的銷量以每年 15以上的比例遞增，連續(xù)三年推土機(jī)行業(yè)都得到了不同程度的開展。在機(jī)械部制定的?工程機(jī)械九五開展方案方針與規(guī)劃要點?中著重指出要“抓好七類主機(jī)，重點開展大中型。這七類主機(jī)是：液壓挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、道路工程機(jī)械、輪式起重機(jī)、叉車等，同時推土機(jī)也是這七類主機(jī)中的開展重點。目前，美國、日本、德國等興旺國家已經(jīng)開發(fā)出單手柄集中控

10、制的推土機(jī)。為了順應(yīng)我國推土機(jī)行業(yè)開展的大好形勢，縮小與國外在這一領(lǐng)域的差距，提高國產(chǎn)推土機(jī)的技術(shù)含量，吉林大學(xué)與內(nèi)蒙古包頭第一機(jī)械集團(tuán)合作，成功地開發(fā)研制了履帶式推土機(jī)單手柄轉(zhuǎn)向、制動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代工程施工要求工程機(jī)械具有以下性能：生產(chǎn)效率高且能量損失小，節(jié)約能源；自動化程度高，施工質(zhì)量好，精度高；性能穩(wěn)定，工作可靠、平安、使用壽命長；具有較好的經(jīng)濟(jì)性，即高的性能價格比和低的制造與使用本錢；操作簡單、輕便，勞動強(qiáng)度低，駕駛員的工作條件好；提高作業(yè)效率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展，機(jī)電一體化作為一項高新技術(shù)，將其引入到工程機(jī)械中，為工程機(jī)械帶來了新的技術(shù)革命，為工程機(jī)械技術(shù)的開展注入了新鮮的血液。

11、工程機(jī)械機(jī)電一體化開展的最終目標(biāo)是簡化操作與維修，提高機(jī)器的動力性和經(jīng)濟(jì)性，提高機(jī)器的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量，最終實現(xiàn)機(jī)器的智能化和無人化。機(jī)電一體化水平的上下，現(xiàn)已成為衡量工程機(jī)械性能的重要指標(biāo)之一。國外一些生產(chǎn)廠家在工程機(jī)械的制造上已根本完成機(jī)械的可靠性工作，目前已把研究的重點放在提高機(jī)械的舒適性、環(huán)保性、美觀性及高新技術(shù)的應(yīng)用上。從近幾年的機(jī)械展覽會上可以看到，在大型推土機(jī)上采用了故障自動檢測系統(tǒng)；在操縱系統(tǒng)上，逐漸向挖掘機(jī)、汽車行業(yè)靠近；在操縱系統(tǒng)中的手柄設(shè)計上，更加符合人機(jī)工程學(xué)原理，操縱已經(jīng)完全采用液壓先導(dǎo)控制或電液控制，減小了操縱力和行程，改善了司機(jī)的操縱性、舒適性和平安性；在駕駛室

12、的內(nèi)飾上趨向鑄塑成型的方式，使駕駛室內(nèi)部更加美觀舒適，由于環(huán)保的要求，普遍采用了吸音降噪材料；在功率較小的推土機(jī)上，那么多采用多向鏟結(jié)構(gòu)的工作裝置；同時，為了精確作業(yè)，普遍應(yīng)用全球定位與激光找平系統(tǒng)；在外型設(shè)計上，趨于流線結(jié)構(gòu)，外觀質(zhì)量都很好，已逐步脫離工程機(jī)械的粗糙、笨重的印象。目前，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的推土機(jī)，雖然整體水平有了較大地提高，但與國外的先進(jìn)水平還有較大的差距。有些產(chǎn)品多年沒有太大的變化，結(jié)構(gòu)落后，外觀質(zhì)量差，尤其在新技術(shù)的應(yīng)用上，如：故障的自動檢測，GPS全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用，電液控制技術(shù)的應(yīng)用，負(fù)荷反應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用等方面差距很大。針對我國已參加 WTO，對國外設(shè)備的貿(mào)易壁壘逐漸取消，我

13、們必須向國外先進(jìn)企業(yè)看齊，利用先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)對國產(chǎn)推土機(jī)進(jìn)行設(shè)計改造。推土機(jī)通常處于惡劣的工作環(huán)境中行進(jìn)間進(jìn)行作業(yè)，在工作過程中，操作人員為了高效率和高質(zhì)量地完成施工任務(wù)，既要標(biāo)準(zhǔn)操作，頻繁調(diào)節(jié)作業(yè)裝置，變換操縱桿，又要保證作業(yè)質(zhì)量。這樣，不僅增大了操作者的勞動強(qiáng)度和技術(shù)難度，還要求他們有高超的操作技藝和高度集中的注意力，從而加重了操作者的生理和心理負(fù)擔(dān)，很容易產(chǎn)生疲勞。所以，實現(xiàn)推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動單手柄控制是工程機(jī)械機(jī)電一體化的一個重要課題。1.2.1 國外開展?fàn)顩r近些年，國外一些知名工程機(jī)械生產(chǎn)廠家，為了減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，紛紛在其產(chǎn)品上，如裝載機(jī)，采用了單手柄集中控制。就推

14、土機(jī)而言，幾家大型公司已經(jīng)有了單手柄操縱的機(jī)型。如美國的凱斯公司，在1850K 和 1650K 大型推土機(jī)上使用了單桿轉(zhuǎn)向控制手柄。在滿載時，操作者可以以任意動力轉(zhuǎn)向，這樣，可保持高工作效率和生產(chǎn)率。這種單手柄操作動力轉(zhuǎn)向控制，只要將手柄從空檔推向前或后，就可以實現(xiàn)推土機(jī)在機(jī)身長度范圍內(nèi)向相反方向的轉(zhuǎn)彎，即一邊履帶向前移動，另一邊后退轉(zhuǎn)動機(jī)器。同樣，卡特彼勒公司也在其 D8R型號推土機(jī)上實現(xiàn)了液壓控制的單操縱桿操縱，這種操縱桿上配有速度控制按鈕，駕駛員可以靈活準(zhǔn)確地進(jìn)行轉(zhuǎn)向角度、前后換檔和變速控制。德國的利渤海爾公司及日本的小松公司在其生產(chǎn)的新型推土機(jī)上采用了更為先進(jìn)和操作簡易的單手柄控制系統(tǒng)

15、。利渤海爾靜液壓驅(qū)動 PR751Mining型推土機(jī)的單手柄控制系統(tǒng)，可以控制推土機(jī)的行走、轉(zhuǎn)向和制動。車內(nèi)無油門和制動踏板，無換檔手柄和轉(zhuǎn)向手柄。只要前后推動手柄即可控制前進(jìn)、后退，可無級變速，牽引力不間斷且為無級變化，僅使手柄變幅即可完成加減速操作，手柄回中位即能實現(xiàn)行車制動，左右扳動控制手柄即可實現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向半徑可通過手柄任意控制。綜上所述，可以看出各大公司采用的單手柄控制所控制的內(nèi)容是不盡相同的，有僅控制轉(zhuǎn)向的，也有同時控制轉(zhuǎn)向、變速和制動的。在結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上，大都采用集中連桿桿件操縱機(jī)構(gòu)，以及液壓先導(dǎo)和連桿結(jié)構(gòu)相結(jié)合的操縱機(jī)構(gòu)。1.2.2 國內(nèi)開展?fàn)顩r目前國內(nèi)推土機(jī)行業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)約

16、 14 家，都在積極地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，不斷推出自己的新產(chǎn)品，都試圖簡化系統(tǒng)的操作，提高推土機(jī)的操縱性能。但是在其產(chǎn)品上采用單手柄集中控制的卻很少，只是幾家企業(yè)局部地將一些操縱集中到一根操縱桿上。如三一重工股份推出的 TQ130 和 TQ230 履帶式液壓推土機(jī)，就利用 PLC 系統(tǒng)，實現(xiàn)了全液壓推土機(jī)轉(zhuǎn)向和行駛速度的單手柄控制，工作裝置操縱采用了液壓先導(dǎo)控制。此外山推工程股份生產(chǎn)的 TY160 型履帶推土機(jī)，在變速和轉(zhuǎn)向操縱上，也實現(xiàn)了一個手柄的集中控制。手柄的左右轉(zhuǎn)動實現(xiàn)推土機(jī)的左右轉(zhuǎn)向，前后移動實現(xiàn)推土機(jī)的變速和換向。這種操縱手柄與控制閥之間采用軟軸連接，操縱機(jī)構(gòu)相對簡單。從目前所了解的資料

17、看，國內(nèi)尚無將推土機(jī)的左右轉(zhuǎn)向和制動集中在一個手柄上控制的系統(tǒng)。1.2.3 單手柄集中控制的開展趨勢智能化、機(jī)電一體化是履帶式推土機(jī)開展的必然趨勢，在其行走系統(tǒng)及操縱性能方面，會不斷通過改良液壓及電子技術(shù)來實現(xiàn)簡單、平安及精確控制操作，以解決長時間駕駛駕駛員疲勞的問題；同樣，電子、液壓技術(shù)的開展會不斷減少操縱手柄，并可根據(jù)駕駛員的體形調(diào)節(jié)操縱位置，根據(jù)手感調(diào)節(jié)操縱力和行程等。此外還可根據(jù)作業(yè)內(nèi)容選擇操縱模式，使系統(tǒng)動力消耗最低。操縱的簡單化和智能化將進(jìn)一步保障系統(tǒng)的有效平安運行，新的單手柄集中操縱系統(tǒng)會不斷運用而生。第二章 履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)總體設(shè)計方案推土機(jī)是循環(huán)作業(yè)機(jī)械，其作業(yè)工況比

18、擬惡劣，在工作過程中駕駛員需要不斷調(diào)整工作裝置的位置，經(jīng)常變換推土機(jī)的速度和改變行進(jìn)方向。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的推土機(jī)轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)大多采用集中連桿桿件和軟軸操縱機(jī)構(gòu)，將推土機(jī)的變速、轉(zhuǎn)向和制動操作分散在多個操縱桿上進(jìn)行。這種結(jié)構(gòu)需要的操縱桿件較多，而且操縱力較大，這在頻繁轉(zhuǎn)向、制動的場合下，分散了駕駛員的注意力，影響了作業(yè)質(zhì)量，同時勞動強(qiáng)度較大，系統(tǒng)可靠性較低。推土機(jī)駕駛室內(nèi)空間狹小，在簡化結(jié)構(gòu)和各操縱桿合理布置方面存在突出矛盾。此外，現(xiàn)有推土機(jī)的轉(zhuǎn)向、制動系統(tǒng)主要采用機(jī)械聯(lián)動和液壓聯(lián)動兩種方式，無論是哪種方式，都必須調(diào)整與轉(zhuǎn)向制動有關(guān)的各連桿、調(diào)整螺栓等，如果有尺寸不符合要求或者調(diào)整不當(dāng)?shù)那闆r，

19、就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向、制動失靈。 由于長時間的相對運動，各拉桿也會出現(xiàn)磨損，造成尺寸異常，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向、制動失靈。為了在推土機(jī)行業(yè)保持國內(nèi)領(lǐng)先水平，同時提高推土機(jī)的作業(yè)性能、可靠性、操作性、維修性和自動化水平，我們與包頭第一機(jī)械集團(tuán)合作，對原有推土機(jī)的轉(zhuǎn)向、制動控制系統(tǒng)進(jìn)行了改良，開發(fā)了推土機(jī)單手柄轉(zhuǎn)向、制動控制系統(tǒng)，也為將來特殊現(xiàn)場的遙控操作奠定根底。履帶推土機(jī)的轉(zhuǎn)向，是依靠改變傳遞給兩邊履帶的扭矩，并使兩邊履帶的運動產(chǎn)生速度差實現(xiàn)的。轉(zhuǎn)向時別離轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)一邊的轉(zhuǎn)向離合器，并用制動器斷續(xù)制動已別離的轉(zhuǎn)向離合器，以控制轉(zhuǎn)向半徑的大小。轉(zhuǎn)向的陡度與拉緊制動器的時間和拉緊程度有關(guān)。當(dāng)慢速履帶被完全制動時，推

20、土機(jī)原地轉(zhuǎn)向。依據(jù)上述轉(zhuǎn)向制動原理，本系統(tǒng)采用電液比例控制方案，即通過控制電液比例減壓閥來控制推土機(jī)的轉(zhuǎn)向和制動。系統(tǒng)中采用電液比例閥用于連接系統(tǒng)的電氣與液壓局部，將輸入的小功率電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殚y芯的運動，從而控制液壓能源流向液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量與壓力，實現(xiàn)電、液壓信號的轉(zhuǎn)換和放大，以及對液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。雖然電液閥是響應(yīng)性能良好的控制閥，但其制造本錢和維護(hù)費用高，對液壓油要求苛刻。電液比例閥除了中位仍有死區(qū)外，其穩(wěn)態(tài)特性已與伺服閥不相上下，而制造本錢和維護(hù)費用要低的多，因此使用非常廣泛。比例閥是在普通閥的根底上，用電機(jī)械轉(zhuǎn)換器取代了原有的控制局部。這樣就容易實現(xiàn)自動控制和程序控制，同時又能夠?qū)㈦?/p>

21、的快速、靈活等特點與液壓傳動功率大等特點結(jié)合起來，簡化了系統(tǒng)，減少了元件的使用量。圖 2-1 控制系統(tǒng)原理圖圖2-1為控制系統(tǒng)原理的示意圖。駕駛室內(nèi)的控制手柄轉(zhuǎn)角信號傳至安裝在手柄下方的控制器，其輸出與電液比例減壓閥組件相連，液壓油輸出通過軟管連接到控制油缸，再通過簡單的桿件控制轉(zhuǎn)向制動閥。這樣系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化、可靠性得以提高，安裝與調(diào)試簡單方便，駕駛室的設(shè)計與布置趨于合理。由于手柄的操縱力非常小<6N，因此這種控制方式又稱為“指尖控制，大大減輕了駕駛員的勞動強(qiáng)度。同時，轉(zhuǎn)向制動控制過程是受單片計算機(jī)控制的，因此可方便地通過改變控制程序來改變其控制特性。通過軟件算法，可以方便地補償傳

22、統(tǒng)機(jī)械方案中由于連桿的間隙所造成的控制死區(qū)、及進(jìn)行各種非線性矯正，提高了控制精度和人機(jī)交互性能。由于本系統(tǒng)是對現(xiàn)有型號推土機(jī)的轉(zhuǎn)向制動控制系統(tǒng)的改良設(shè)計，所以系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)必須與原系統(tǒng)相匹配。TY230 型履帶推土機(jī)采用液壓轉(zhuǎn)向，其液壓控制系統(tǒng)圖如圖2-2所示。液壓油從后橋箱內(nèi)經(jīng)粗濾油器 2 進(jìn)入油泵 3。油泵排出的壓力油經(jīng)精濾油器 4內(nèi)置平安閥，進(jìn)入轉(zhuǎn)向閥7和 9。轉(zhuǎn)向時，分別操縱轉(zhuǎn)向閥，使壓力油進(jìn)入左或右離合油路，翻開左或右的常閉式轉(zhuǎn)向離合器10或6，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。不轉(zhuǎn)向時，油從旁路回油箱。背壓閥11用以調(diào)壓，以對變速器進(jìn)行強(qiáng)制潤滑。圖2-2推土機(jī)轉(zhuǎn)向液壓控制系統(tǒng)圖根據(jù)上圖所示原理，以推土機(jī)一

23、側(cè)的轉(zhuǎn)向制動為例，機(jī)構(gòu)上的實現(xiàn)方法如下列圖2-3所示。可以看出，只要控制油缸的位移等同控制油缸內(nèi)油的壓力，就可以控制曲柄的轉(zhuǎn)角，進(jìn)而可以帶動轉(zhuǎn)向制動手柄轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)預(yù)定的控制目的。圖2-3轉(zhuǎn)向制動機(jī)構(gòu)簡圖依據(jù)這一原理，本文設(shè)計的推土機(jī)轉(zhuǎn)向、制動液壓控制系統(tǒng)如圖2-4所示。系統(tǒng)中，由主系統(tǒng)分流一路控制壓力油進(jìn)入電液比例減壓閥組件。當(dāng)控制手柄處于中位時，單片機(jī)控制模塊判斷后輸出斬波電流為 0 的控制信號，比例減壓閥輸出的控制壓力為零；所有的開關(guān)電磁鐵均斷電；控制油缸在彈簧的作用下處于伸長狀態(tài)，此時左、右轉(zhuǎn)向制動閥沒有動作。當(dāng)手柄向左右運動時，控制模塊接收并判斷該信號，確認(rèn)向左右轉(zhuǎn)向，發(fā)出開關(guān)信號，使

24、2DT1DT通電，電液比例減壓閥輸出的控制壓力油流向左右轉(zhuǎn)向控制缸。電液比例減壓閥輸出的控制壓力與控制手柄的角度成正比，該壓力作用在控制油缸上并與力反應(yīng)彈簧相平衡。油缸的位移與控制壓力 P 成比例，控制比例減壓閥的輸出壓力就控制了油缸的位移，從而控制轉(zhuǎn)向閥的位置，實現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)彎半徑。當(dāng)手柄繼續(xù)運動，到達(dá)一定的角度后，控制油缸開始拉動制動閥，從而實現(xiàn)推土機(jī)的制動。只有兩個主油口的減壓閥，在控制壓力上升時，響應(yīng)是足夠快的，但是在控制壓力下降時，由于結(jié)構(gòu)上的原因壓力油只能經(jīng)細(xì)小的控制流道流回油箱，這使得響應(yīng)很慢。為此，系統(tǒng)中選用直動式三通比例減壓閥，使降壓響應(yīng)與升壓響應(yīng)一樣快速。推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動控制系

25、統(tǒng)的 ECU 是反映駕駛員意圖，并控制整個系統(tǒng)快速有效工作的核心局部。它可以根據(jù)采集來的手柄信號和油缸位置反應(yīng)信號，進(jìn)行運算和判斷，然后發(fā)出具有特定占空比 PWM 脈沖信號，同時指定液壓油的流向。這一閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制方案簡圖如2-4所示。圖2-4 ECU 控制原理圖1. 操作手柄手柄采用上海派恩科技的 SPTSJC400 型單軸操作手柄，能產(chǎn)生轉(zhuǎn)角模擬輸出信號及手柄位置開關(guān)信號，根據(jù)模擬信號的大小，由單片機(jī)判斷是中位、左轉(zhuǎn)向、還是右轉(zhuǎn)向操作。2. 位置傳感器本系統(tǒng)采用差動變壓器式位移傳感器，系統(tǒng)中用作檢測油缸活塞桿的實際位移，并將其以電壓信號的形式送入單片機(jī)，實現(xiàn)位置反應(yīng)。第三章 履帶式推土

26、機(jī)轉(zhuǎn)向制動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計轉(zhuǎn)向制動控制器通常工作在溫差大、振動強(qiáng)烈、粉塵多、電源波動大的不利環(huán)境內(nèi)，所以控制器硬件局部的設(shè)計是推土機(jī)能否正常轉(zhuǎn)向制動的根底。本系統(tǒng)采用了位置閉環(huán)控制，對推土機(jī)原有結(jié)構(gòu)改動比擬小，有利于控制器的推廣使用?？刂葡到y(tǒng)硬件局部的特性直接影響著整個電子控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，所以系統(tǒng)中傳感器和執(zhí)行器的設(shè)計力求做到線性化，這樣可大大簡化編程，降低故障發(fā)生率。模塊化設(shè)計對產(chǎn)品的生產(chǎn)、調(diào)試、維修起著重大的作用。因此，我們在系統(tǒng)的設(shè)計中力求模塊化設(shè)計。為了分析設(shè)計方便，本文將硬件電路分為微處理器核心電路、手柄信號調(diào)整電路、分頻電路、光電隔離電路、功率放大電路、穩(wěn)流斬波電路以及穩(wěn)

27、壓電源電路。電控單元ECU是整個控制系統(tǒng)的核心，它的主要功能是采集手柄和傳感器的信號，并比照例閥的控制電磁鐵提供特定波形的控制電流，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的閉環(huán)控制。3.1.1 微處理器的選擇微處理器是電控單元的核心部件，它的性能直接影響整個硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)所能到達(dá)的性能。在本系統(tǒng)中我們選擇了美國 MicrochipTechnology 公司生產(chǎn)的 PIC 系列 8 位 CMOS 單片機(jī)。該系列的單片機(jī)具有實用、低價、易學(xué)、低功耗3V，32kHz 時 15uW、高速每條指令最快可達(dá)160ns和體積小等特點，特別是其獨特的 RISC精簡指令集結(jié)構(gòu)，及獨立分開的數(shù)據(jù)總線和指令總線的哈佛總線Harva

28、rd結(jié)構(gòu)，使指令具有單字節(jié)長的特性，允許指令碼的位數(shù)可多于 8 位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)采用的 CISC復(fù)雜指令集結(jié)構(gòu)和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的 8 位單片機(jī)相比，可到達(dá) 2:1 的代碼壓縮和 4:1 的速度提高。由于指令總線是 12 位以上的，所以一個指令可以包含更多的處理信息，獨特的單字節(jié)指令結(jié)構(gòu)較大地提高了程序空間的利用率和程序的執(zhí)行速度。同時，PIC 系列單片機(jī)的另一個顯著特點是不搞單純的功能堆積，而是靠開展多個系列的產(chǎn)品來滿足不同層次的需要。防止了資金的浪費。PIC 單片機(jī)還有一些其它的特性，如低工作電壓最低工作電壓可為 3V、較大的輸入輸出直接驅(qū)動 LED 能力灌電流可達(dá) 25mA

29、，拉電流可達(dá) 20mA、自帶看門狗等等，這些功能大大減少外圍器件，節(jié)省了用戶的空間和本錢，真正表達(dá)了單片機(jī)“單片特性，特別是它的保密技術(shù)十分可靠，可以最大限度的保護(hù)開發(fā)者的權(quán)益。根據(jù)這些特點，以及本系統(tǒng)所需要的功能，我們選擇了中檔系列的 PIC16C73B 型單片機(jī)。3.1.2 PWM 控制的研究與應(yīng)用電液比例控制的核心是控制比例閥的電流。模擬式控制功率輸出級到比例閥的線圈的電流是連續(xù)的，電子功率器件功耗大，需加裝散熱裝置。而 PWM脈沖寬度調(diào)制控制功率輸出級為開關(guān)型結(jié)構(gòu)，功耗小，PWM 信號中包含了同頻率的脈動量，不需要另加顫振信號，這使得其控制的比例閥抗干擾能力強(qiáng)、滯后時間短、重復(fù)精度高。

30、本系統(tǒng)的 CPU PIC16C73B 型單片機(jī)具有 PWM輸出功能，這樣就使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單、靈活、可靠，能夠方便地通過軟件改變 PWM 輸出波形的占空比。加到比例閥線圈的電壓波形是周期一定，而脈沖寬度可控的矩形波。由于脈沖周期遠(yuǎn)小于閥芯的響應(yīng)周期，所以閥芯的運動只響應(yīng) PWM 信號的平均值。而閥芯工作時處于微振動狀態(tài)，這大大地減小了比例滯環(huán)。PWM 電路根本的形式是比例閥等效線圈加等效電阻，并聯(lián)一個續(xù)流二極管，其中 PWM 信號控制開關(guān)管的通斷。3.1.3 分頻電路的設(shè)計在本系統(tǒng)中，我們選用了三通比例減壓閥，該閥上要求的 PWM 信號的頻率是 80Hz 左右。單片機(jī)的晶振頻率是 2M，其

31、輸出的 PWM 脈沖信號的最低頻率是 122Hz，如采用此頻率的輸出信號，由于比例閥機(jī)電時間常數(shù)較大，比例閥響應(yīng)頻率較低，嚴(yán)重影響系統(tǒng)控制性能。如果降低晶振頻率，那么會使單片機(jī)的運行速度降低，使系統(tǒng)的處理速度減慢。為此，特設(shè)計了分頻電路，在不改變單位時間內(nèi)比例閥線圈上的平均電流的前提下，將單片機(jī)輸出的 PWM 信號的頻率設(shè)置到 160Hz，然后將頻率變?yōu)?80Hz。這種頻率變換與傳統(tǒng)的分頻不同，我們利用 PIC12C508A 型微處理器設(shè)計了波形變換電路，通過在微處理器內(nèi)編制程序，實現(xiàn)波形變換。3.1.4 光電隔離及功率放大電路的設(shè)計在本系統(tǒng)中，微處理器采用的是 5V 電源，外圍電路采用的是

32、12V 和 24V電源。為了防止外圍電路的信號串入微處理器，微處理器輸出的控制信號需要進(jìn)行信號隔離。我們利用光電耦合器來完成這一任務(wù)。同時，經(jīng)光電隔離后輸出的電信號是小功率電信號，驅(qū)動不了比例閥的線圈和換向閥的電磁鐵，因而必須對其輸出的控制信號進(jìn)行功率放大。3.1.5 手柄信號輸入調(diào)整電路控制器手柄 H 采用進(jìn)口的操作單軸手柄，能產(chǎn)生轉(zhuǎn)角模擬輸出信號及手柄位置開關(guān)信號。信號輸入調(diào)整電路的功能是將手柄的微小信號放大，以適應(yīng)單片機(jī)模擬采集的要求。電路中設(shè)計有零點調(diào)整及增益調(diào)整，當(dāng)手柄出現(xiàn)中位不準(zhǔn)確，或輸出電壓信號幅值缺乏時，可以通過電位器 CP0 和 CP1 進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實現(xiàn)了操作手柄轉(zhuǎn)角與采集

33、信號的匹配。3.1.6 電源電路推土機(jī)蓄電池的電壓為 24V，而且隨著使用情況的不同，蓄電池的電壓也有較大的波動。單片機(jī)要求的是穩(wěn)定的 5V 電源，所以必須有一個電源模塊電路。在控制器中我們利用 7812 和 7805 芯片，進(jìn)行多級穩(wěn)壓，同時增加了過流保護(hù)、電源尖峰吸收、LC 電源濾波等技術(shù)措施，將 24V 輸入電壓穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為 5V 輸出電壓。在電源模塊電路中，可以獲得穩(wěn)定的+12V 電源，可以為光電隔離和斬波穩(wěn)流電路中的器件供電。由于推土機(jī)的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，單片機(jī)控制系統(tǒng)安裝于現(xiàn)場使用過程中，極容易受到各種強(qiáng)烈的干擾源直接或間接的干擾。這些干擾會影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作，輕那么給系統(tǒng)的

34、數(shù)據(jù)采集帶來誤差，重那么將使整個系統(tǒng)癱瘓，因此要求控制系統(tǒng)有較好的抗干擾能力。為了解決干擾問題，在系統(tǒng)的設(shè)計過程中采取了相應(yīng)的硬件抗干擾措施，以盡量減少干擾的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，保證其正常工作。電源輸入是一種多級穩(wěn)壓電路，能夠?qū)⒎€(wěn)壓器造成的故障分散，不致使系統(tǒng)由于穩(wěn)壓器的故障而遭到破壞。同時它加大了穩(wěn)壓器的散熱面積，有利于電源的散熱，使系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定、可靠。另外，電源的輸入端參加高頻濾波電容用于穩(wěn)定輸入電壓，跨接了多個低通濾波電容，這樣可以改善電源波形，有效地抑制電源的高、低頻干擾和噪聲干擾。另外，合理布置電源線，盡量加粗電路板上的電源線，并使其與地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致

35、。同時，電路板上的地線盡量加粗，而且地線構(gòu)成封閉環(huán)路，以減小地線電位差，提高抗干擾能力。電路板上導(dǎo)線之間的耦合電容，容易引起信號的相互干擾，因此在電路板上的幾個關(guān)鍵部位配置一些去耦電容，如在電源的輸入端跨接 10-100uF 的電解電容，每個集成電路芯片旁配置一個 0.1-1uF 的限噪聲的陶瓷電容。3.2.3合理布置元、器件把相互有關(guān)的元、器件盡量安排得靠近一些，以減少和縮短它們之間的連線；將易產(chǎn)生噪聲的元器件及大電流電路等布置在遠(yuǎn)離單片機(jī)邏輯電路處；將發(fā)熱量大的元器件放在易于散熱的位置。我們設(shè)計的控制系統(tǒng)將用于推土機(jī)的實際作業(yè)當(dāng)中，所以最終產(chǎn)品即系統(tǒng)的控制器必須能夠適應(yīng)推土機(jī)的工況。本系統(tǒng)

36、中，控制器采用鑄鋁外殼，具有良好的防水、防塵、抗干擾性能。同時控制器外加橡膠減震器，采用防水引出接頭、車用電器連接器，能夠保證其平安、可靠地工作。第四章 履帶式推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)故障及分析為了掌控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)狀況,使前輪處于直行位置,將測量儀的刻度盤與指針分別固定在轉(zhuǎn)向軸上,使發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn),緩慢左、右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤到略感有阻力(前輪稍感偏轉(zhuǎn))時, 指針在刻度盤上所劃過的角度及對應(yīng)弧長,即為轉(zhuǎn)向盤的自由行程。或在檢測臺上檢測轉(zhuǎn)向盤的自由行程,其行程應(yīng)小于35 mm。如大于規(guī)定值,須檢查相關(guān)傳動副有無松曠或磨損過甚等；檢查轉(zhuǎn)向齒輪總成、轉(zhuǎn)向柱、前懸架及前橋有無嚴(yán)重磨損或松動; 應(yīng)視情及時檢修。根據(jù)

37、車輛的溫度情況進(jìn)行檢測,溫度處在50-80時, 觀察儲液罐測量尺上的熱量程; 當(dāng)溫度處在0-30時, 那么觀察測量尺上的冷量程。油液面應(yīng)在上、下刻度之間,如液面偏低,應(yīng)補充與自動變速器相同的ATF 油液。假設(shè)遇途中液面過低,影響轉(zhuǎn)向性能時,可用類同的液壓油替代, 但事后必須去除干凈并更換。車輛在平坦枯燥的路況上,關(guān)閉點火開關(guān),檢查靜態(tài)下左、右轉(zhuǎn)動方向時,轉(zhuǎn)向器及傳動副的運動情況?？稍谵D(zhuǎn)向盤上加力48N,檢查轉(zhuǎn)向器本體的擺動量, 其值應(yīng)小于1.9mm。如擺動量大于極限值,應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向器本體支架是否松動,如良好, 那么減振器不良,應(yīng)檢修或更換。4.1.4 檢測轉(zhuǎn)向系液壓油路密封性1)檢查轉(zhuǎn)向系油路是

38、否有裂紋、滲漏、接頭松動、磨損、損壞及銹蝕等,如有，應(yīng)檢修或更換。檢查方法: 使發(fā)動機(jī)處于怠速或稍高于怠速( 950r/min)下運轉(zhuǎn),待儲液罐中的油溫升至55-75時,可左、右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤,并屢次檢查。2)將轉(zhuǎn)向盤在每個鎖定位置保持6 s左右,但持續(xù)時間應(yīng)小于14s,觀察轉(zhuǎn)向系液壓管路是否泄漏,否那么可松開油管接頭螺母,再重新緊定。1)拆檢轉(zhuǎn)向盤時,將前輪轉(zhuǎn)到正直位置。駕駛員側(cè)平安氣囊(SRS)的元件在轉(zhuǎn)向盤中部裝飾板內(nèi), 應(yīng)謹(jǐn)慎小心,防止意外引爆傷人,且必須在斷開電源15min 后再實施,并禁止旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向柱, 因螺旋電纜長度與轉(zhuǎn)動范圍是有限的, 以免使其折斷。2)檢測部件是否變形,有無裂紋、損

39、壞或松曠,必要時應(yīng)更換。1)將下聯(lián)軸節(jié)從轉(zhuǎn)向器上解體之前,應(yīng)使轉(zhuǎn)向器處于中間位置(車輪處于正前方)。在小齒輪軸和殼體上作配對記號,以保持轉(zhuǎn)向器傳動副原有的中間位置。2)用溶劑或自動變速器ATF 油清潔后, 檢查齒條、軸承、橫拉桿、轉(zhuǎn)向器殼體及防塵罩是否有裂紋、變形、磨損過甚等, 否那么應(yīng)更換。1) 動力轉(zhuǎn)向油泵、V帶輪假設(shè)有損傷或多處泄漏油液、性能變差,應(yīng)更換或檢修。2)檢查流量控制閥是否卡滯或關(guān)閉不嚴(yán)、各零件有無裂紋、變形、損傷及磨損過甚等,否那么應(yīng)更換。將前輪位于正直方向, 使螺旋電纜位于中間位置后, 將螺旋電纜從最右端向左轉(zhuǎn)動兩圈半, 向左、右兩個方向各轉(zhuǎn)兩圈半為良好; 按螺旋電纜的定位

40、標(biāo)記裝配轉(zhuǎn)向盤。如螺旋電纜安裝位置不當(dāng), 在操縱轉(zhuǎn)向盤時, 會將造成螺旋電纜折斷。同時, 當(dāng)轉(zhuǎn)向傳動裝置脫離后, 假設(shè)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動大于規(guī)定圈數(shù), 將導(dǎo)致螺旋電纜斷路, 使平安氣囊失效。1)裝配轉(zhuǎn)向柱時, 為減弱轉(zhuǎn)向柱所承受的應(yīng)力, 可用手?jǐn)Q上底座與壓板的所有螺栓, 再將其完全緊固。2)裝配上聯(lián)軸節(jié)時, 使螺栓擰緊后對準(zhǔn)切口位置。對正下聯(lián)軸節(jié)槽口與防塵罩的凸起, 插入聯(lián)軸節(jié)直至A 面與B 面相切, 其裝配要求如圖4.1所示。1)轉(zhuǎn)向軸上部卡環(huán)的圓形外表應(yīng)對準(zhǔn)軸承, 并用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⒖ōh(huán)裝在軸上部。用鉆具取出轉(zhuǎn)向軸上部的自剪式螺釘,裝配新的自剪式螺釘,并切除其頭部。2)檢驗調(diào)整轉(zhuǎn)向柱的傾斜度, 上、

41、下傾斜度不超過15 mm,如異常,應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)向軸上的支撐襯墊。3)檢驗轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱的運動狀態(tài),當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向不平滑時,檢調(diào)轉(zhuǎn)向柱的相關(guān)部件并更換損傷的零件,并在活動部位涂以合格的多用途潤滑脂,必要時更換轉(zhuǎn)向柱總成。如車輛發(fā)生輕微的碰撞,應(yīng)檢測轉(zhuǎn)向柱的長度是否適宜, 其長度為525.8-528.1mm, 否那么應(yīng)更換轉(zhuǎn)向柱總成。1)視情對轉(zhuǎn)子、葉片及凸形環(huán)成套更換；對每個零件應(yīng)涂以自動變速器ATF油，按轉(zhuǎn)子的裝配，將平面一端朝向里邊,葉片的圓弧端應(yīng)朝向凸形環(huán)一側(cè)，將轉(zhuǎn)子裝在葉片上。2)將銷子插入前殼銷槽內(nèi),并裝入轉(zhuǎn)子及凸形環(huán)。3)用壓力檢測儀表,檢測轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的壓力。在截止閥全開狀態(tài)時啟動發(fā)動機(jī), 使儲液器中的油溫升到5 5-78,假設(shè)截止