施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)課件

施工機(jī)械及其自動(dòng)化

(下篇)

主講教師：李浩平施工機(jī)械及其自動(dòng)化

(下篇)

主講教師1第九章施工機(jī)械自動(dòng)化概論第一節(jié)自動(dòng)化技術(shù)基本概念自動(dòng)化：機(jī)械或設(shè)備在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令進(jìn)行操作或控制的過(guò)程。控制器：用來(lái)代替人完成控制的設(shè)備。被控對(duì)象：被控制的機(jī)械或設(shè)備。自動(dòng)控制系統(tǒng)：被控對(duì)象和控制器組成的系統(tǒng)。第九章施工機(jī)械自動(dòng)化概論第一節(jié)自動(dòng)化技術(shù)基本概念2自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：

a.測(cè)量機(jī)構(gòu)：用來(lái)測(cè)量被控量

b.比較機(jī)構(gòu)：用來(lái)比較被控量與給定值，得出誤差

c.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：按照誤差的性質(zhì)作出控制動(dòng)作

d.指令機(jī)構(gòu)：給出被控量給定值自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：3自動(dòng)控制系統(tǒng)原理：自動(dòng)控制系統(tǒng)原理：4第二節(jié)施工機(jī)械控制及自動(dòng)化施工機(jī)械的控制：通過(guò)機(jī)械、電子、電氣、液壓和信息等方式對(duì)施工機(jī)械的動(dòng)力、行走、工作等裝置進(jìn)行有效控制，以提高機(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性。施工機(jī)械的自動(dòng)化程度：

a.監(jiān)控：通過(guò)微電子技術(shù)控制機(jī)械自身或外界狀態(tài)

b.遙控：通過(guò)有線或無(wú)線電遙控操縱機(jī)械

c.半自動(dòng)：部分機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

d.全自動(dòng)：全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制第二節(jié)施工機(jī)械控制及自動(dòng)化5施工機(jī)械控制分類：1）按被控對(duì)象分：a.動(dòng)力裝置控制

b.工作裝置控制

c.行走裝置控制

2）按采用的控制技術(shù)：a.機(jī)械控制

b.液壓控制

c.電子控制

d.電液控制

e.激光控制施工機(jī)械控制分類：63）按所控制的自動(dòng)化程度：

a.監(jiān)控控制

b.遙控控制

c.半自動(dòng)控制

d.全自動(dòng)控制3）按所控制的自動(dòng)化程度：7第十一章施工機(jī)械動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)

一、挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)1.電子功率優(yōu)化系統(tǒng)（EPOS）EPOS是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，工作中它能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動(dòng)機(jī)始終以全功率投入工作。這樣既充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載熄火。

第十一章施工機(jī)械動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)一、挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電子8大宇DH280型挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化系統(tǒng)的組成：柱塞泵斜盤角度調(diào)節(jié)裝置、電磁比例減壓閥、EPOS控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器及發(fā)動(dòng)機(jī)油門位置傳感器等。大宇DH280型挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化系統(tǒng)的組成：柱塞泵斜盤角9施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)10控制過(guò)程：當(dāng)工作模式選擇開關(guān)處于“H方式(最大供油位置）”位置，

1）裝有微電腦的EPOS控制器的端子上有電壓信號(hào)（即油門拉桿處于最大供油位置）時(shí)，EPOS控制器便不斷地通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并與控制器內(nèi)所貯存的發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速值相比較。

控制過(guò)程：11

2）實(shí)際轉(zhuǎn)速若低于設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速，EPOS控制器便增大驅(qū)動(dòng)電磁比例減壓閥的電流，使其輸出壓力增大，通過(guò)油泵斜盤角度調(diào)節(jié)裝置減小斜盤角度，降低泵的排量，使轉(zhuǎn)速提高。重復(fù)進(jìn)行直到實(shí)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速相符為止。

如果實(shí)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速，EPOS控制器便減小驅(qū)動(dòng)電流，于是泵的排量增大，最終使發(fā)動(dòng)機(jī)也工作在額定轉(zhuǎn)速附近。2）實(shí)際轉(zhuǎn)速若低于設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速，EPOS控12工作模式控制

（1）H模式：即重負(fù)荷挖掘模式。發(fā)動(dòng)機(jī)油門處于最大供油位置，發(fā)動(dòng)機(jī)以全功率投入工作。

（2）S模式：即標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式。液壓泵輸入功率的總和約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的85％。對(duì)于DH280型挖掘機(jī)，當(dāng)選擇H模式而油門未處于最大供油位置時(shí)，控制器也將自動(dòng)地使挖掘機(jī)處于S模式，并且與轉(zhuǎn)速傳感器所測(cè)得的轉(zhuǎn)速值無(wú)關(guān)。

工作模式控制13

（3）F模式：為輕載作業(yè)模式。液壓泵輸入總功率約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的60％，適合于挖掘機(jī)的平整作業(yè)。在F模式下EPOS控制器向電磁換向閥提供電流，換向閥的換向接通了安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵處小驅(qū)動(dòng)油缸的油路。于是活塞桿伸出，將發(fā)動(dòng)機(jī)油門關(guān)小，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降至1450r/min左右。（3）F模式：為輕載作業(yè)模式。液壓泵輸入總功率約14自動(dòng)怠速控制

作用：裝有自動(dòng)怠速裝置的挖掘機(jī)，當(dāng)操縱桿回中位達(dá)數(shù)秒時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可減小液壓系統(tǒng)的空流損失和發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，起到節(jié)能和降低噪聲的作用。大宇DH280型挖掘機(jī)的自動(dòng)怠速裝置：在液壓回路中裝有兩個(gè)壓力開關(guān)，挖掘機(jī)工作過(guò)程中兩開關(guān)都處于開啟狀態(tài)。當(dāng)左右兩操縱桿都處于中立位置，即挖掘機(jī)停止作業(yè)時(shí)，兩開關(guān)閉合。自動(dòng)怠速控制15

如果此時(shí)自動(dòng)怠速開關(guān)是處于接通位置，并且兩個(gè)壓力開關(guān)閉合4S以上，EPOS控制器便向自動(dòng)怠速電磁換向閥（和F模式用同一換向閥）提供電流，接通自動(dòng)怠速小驅(qū)動(dòng)油缸的油路，油缸活塞桿推動(dòng)油門拉桿減小發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)。扳動(dòng)操縱桿重新作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)快速地恢復(fù)到原來(lái)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。如果此時(shí)自動(dòng)怠速開關(guān)是處于接通位置，并且兩個(gè)壓162.電噴系統(tǒng)的概念柴油機(jī)電噴系統(tǒng)（即電子控制柴油噴射系統(tǒng)）是指柴油機(jī)供給系，利用各種傳感器，將影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的全部（或部分）信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)控制裝置對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行的處理，然后產(chǎn)生新的信號(hào)輸給執(zhí)行器，控制柴油機(jī)供給系的工作。作用：對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)等運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。

2.電噴系統(tǒng)的概念17施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)18（1）結(jié)構(gòu)電子控制柴油噴射系統(tǒng)由3個(gè)部分組成：即傳感器、控制器與執(zhí)行器。

（1）結(jié)構(gòu)19傳感器將柴油機(jī)工作中各種工況的信息，如轉(zhuǎn)速、各種介質(zhì)的溫度、運(yùn)轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入到控制器。

控制器按預(yù)定的程序?qū)Ω鞣N傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算、判斷或決策。然后，產(chǎn)生新的信號(hào)輸給執(zhí)行器（輸出裝置）。

執(zhí)行器將控制器輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，即通過(guò)電能、液壓、氣壓等或它們之間的組合作用，對(duì)外作功，推動(dòng)柴油機(jī)的某個(gè)裝置運(yùn)動(dòng)，以完成所需要的控制任務(wù)。例如，實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油定時(shí)與排氣再循環(huán)的控制等。傳感器將柴油機(jī)工作中各種工況的信息，如轉(zhuǎn)速、各種介質(zhì)的溫度、20施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)213.挖掘機(jī)電子油門控制系統(tǒng)以小松PC200－5挖掘機(jī)為例：電子油門控制系統(tǒng)由油門控制器、調(diào)速器馬達(dá)、燃油控制盤、監(jiān)控儀表盤、蓄電池繼電器等組成。該系統(tǒng)的功能有三個(gè)：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制、自動(dòng)升溫控制和發(fā)動(dòng)機(jī)停車控制。

3.挖掘機(jī)電子油門控制系統(tǒng)22施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)23(1)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制

發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)燃油控制盤來(lái)選定。裝有微電腦的油門控制器根據(jù)電壓計(jì)算出所選定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。繼而控制調(diào)節(jié)調(diào)速器馬達(dá)，達(dá)到調(diào)節(jié)噴油泵的供油量，最終控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制24整個(gè)過(guò)程如下：控制器根據(jù)所測(cè)得的燃油控制盤電位器的輸出電壓大小，驅(qū)動(dòng)調(diào)速器馬達(dá)使其正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)供油拉桿，調(diào)節(jié)供油量（柱塞行程），即調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。直到馬達(dá)轉(zhuǎn)角電位器所反饋回的馬達(dá)實(shí)際轉(zhuǎn)角位置（即實(shí)際循環(huán)供油量或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）與燃油控制盤的位置相符為止。

整個(gè)過(guò)程如下：控制器根據(jù)所測(cè)得的燃油控制盤電位器的輸出電壓大25(2)自動(dòng)升溫控制

如果冷卻水的溫度低于30℃并且燃油控制盤所選定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1200r/min，監(jiān)控儀表盤中的電腦便向發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制器電腦發(fā)出“升溫”信號(hào)。油門控制器電腦收到此信號(hào)后，便驅(qū)動(dòng)調(diào)速器馬達(dá)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至1200r/min，以便縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)時(shí)間。

(2)自動(dòng)升溫控制26以下三個(gè)條件之一滿足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)升溫功能被取消：①冷卻水溫度超過(guò)30℃；②燃油控制盤處于滿量程的70％以上、發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)超過(guò)3S；③升溫時(shí)間超過(guò)l0min。

以下三個(gè)條件之一滿足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)升溫功能被取消：27(3)發(fā)動(dòng)機(jī)停車控制

當(dāng)檢測(cè)到起動(dòng)開關(guān)轉(zhuǎn)至“切斷”位置，油門控制器輸出電流，驅(qū)動(dòng)蓄電池繼電器使其觸點(diǎn)保持閉合，以保持主電路的繼續(xù)接通。同時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)調(diào)速器馬達(dá)，將噴油泵的供油拉桿拉向停止供油位置，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。供油拉桿處于“停油”位置之后，控制器延時(shí)2.5S，然后使蓄電池繼電器斷電，切斷主電路。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)停車控制28第十二章施工機(jī)械工作裝置控制系統(tǒng)

§12-1液壓挖掘機(jī)工作裝置控制系統(tǒng)

一、工作裝置自動(dòng)挖掘系統(tǒng)原理

對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的軌跡控制就是對(duì)動(dòng)臂L1、斗桿L2和鏟斗L3在液壓油缸驅(qū)動(dòng)下繞關(guān)節(jié)（銷軸）轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)轉(zhuǎn)角:動(dòng)臂角θ1、斗桿角θ2、鏟斗角θ3進(jìn)行控制。

第十二章施工機(jī)械工作裝置控制系統(tǒng)§12-1液壓挖掘機(jī)29施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)30二、挖掘軌跡的計(jì)算機(jī)控制

將要求的工作面傾角和鏟斗切削角輸入計(jì)算機(jī)

輸入所希望的速度V算出（1）與目標(biāo)值一致的斗齒切削速度的水平分量Vx和垂直分量Vy（2）動(dòng)臂角、斗桿角、鏟斗角求得各液壓缸的伸縮量及速度

計(jì)算結(jié)果作為液壓伺服系統(tǒng)的輸入，送進(jìn)伺服放大器，經(jīng)過(guò)伺服閥和伺服液壓缸而啟動(dòng)換向閥

工作液壓缸作所需的相應(yīng)伸縮。

二、挖掘軌跡的計(jì)算機(jī)控制31液壓缸的伸縮又被反饋到伺服放大器和計(jì)算機(jī)，作為后續(xù)計(jì)算及動(dòng)作修正依據(jù)。液壓缸的伸縮又被反饋到伺服放大器和計(jì)算機(jī)，作32三、自動(dòng)挖掘系統(tǒng)組成及工作原理

自動(dòng)挖掘系統(tǒng)由角度傳感器（動(dòng)臂、斗柄、鏟斗和機(jī)體傾斜）、電磁比例閥、控制器、角度設(shè)定器和自動(dòng)掘削開關(guān)等組成。三、自動(dòng)挖掘系統(tǒng)組成及工作原理33施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)341.平整精加工：修整斜坡和鏟平地面。

根據(jù)設(shè)定的坡角和指定的切削角，由角度傳感器測(cè)得的θ0、θ1、θ2、θ3角和作業(yè)開始時(shí)的斗尖位置，將這些信號(hào)傳給控制器，通過(guò)控制器內(nèi)的微機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，求得目標(biāo)切削面。在掘削中，根據(jù)斗尖位置偏離目標(biāo)切削面的偏差，計(jì)算出動(dòng)臂應(yīng)處的位置，由控制器發(fā)出信號(hào)操縱控制動(dòng)臂油缸，使斗尖沿著目標(biāo)切削面運(yùn)動(dòng)。

1.平整精加工：修整斜坡和鏟平地面。35施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)362.壓實(shí)平整：斗底緊貼并且沿著斜坡運(yùn)動(dòng)進(jìn)行壓實(shí)平整。

要求：動(dòng)臂、斗柄和鏟斗三者同時(shí)動(dòng)作。司機(jī)只操縱斗柄，要求動(dòng)臂連動(dòng)，以保證斗柄端鉸沿平行于斜坡面的面運(yùn)動(dòng)；同時(shí)也要求斗連動(dòng)，使斗底接地角度保持一定。

2.壓實(shí)平整：斗底緊貼并且沿著斜坡運(yùn)動(dòng)進(jìn)行壓實(shí)平整。373.控制斗傾角：動(dòng)臂舉升的過(guò)程中斗傾角保持不變，以防斗內(nèi)物料撒落。要求：電子控制系統(tǒng)在動(dòng)臂舉升時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)，控制斗傾角，隨著動(dòng)臂舉升斗跟著相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。3.控制斗傾角：動(dòng)臂舉升的過(guò)程中斗傾角保持不變，以防斗內(nèi)物料384.卸土后斗復(fù)歸控制：當(dāng)斗卸完土后，應(yīng)自動(dòng)回復(fù)到新的挖掘位置。要求:動(dòng)臂、斗柄、斗和機(jī)體回轉(zhuǎn)四者配合運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有不必要的調(diào)整動(dòng)作。

4.卸土后斗復(fù)歸控制：當(dāng)斗卸完土后，應(yīng)自動(dòng)回復(fù)到新的挖掘位置39§12-2自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的控制對(duì)象：各種工程機(jī)械上的工作裝置，如瀝青攤鋪機(jī)的熨平板、水泥攤鋪機(jī)的機(jī)架、推土機(jī)的推土刀、銑刨機(jī)的銑刨滾等等?！?2-2自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)40一、控制原理工作裝置由液壓缸來(lái)控制其升降的位移量，液壓缸在電液轉(zhuǎn)換元件的控制下，輸出所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

一、控制原理41二、類型(1)電－機(jī)式。由傳感器檢測(cè)路基的不平度，用伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(2)電－液式。與電－機(jī)式的主要區(qū)別是其用液壓元件作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)牽引點(diǎn)的垂直位置。(3)全液壓式。其特點(diǎn)是檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都采用液壓元件。(4)激光式。以激光作為參考基準(zhǔn)，以光敏元件作為轉(zhuǎn)換器，最后借助于電子與液壓元件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。二、類型(3)全液壓式。其特點(diǎn)是檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都采用液壓42三、攤鋪機(jī)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)三、攤鋪機(jī)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)43電－液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)又分為開關(guān)式、比例式和比例－脈沖式三種。

1）開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)由參考基準(zhǔn)、縱坡傳感器、橫坡傳感器、調(diào)平油缸及電磁閥等組成?？刂崎y：普通電磁換向閥施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)44施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)45施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)46施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)47施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)48工作過(guò)程：（1）推鋪過(guò)程中，當(dāng)左側(cè)路面不平而使左牽引臂的牽引點(diǎn)產(chǎn)生升降時(shí)，安裝在左牽引臂上的縱坡傳感器也將隨之升降，這就改變了傳感器的傳感臂與基準(zhǔn)線之間的初始夾角（一般為45o），從而產(chǎn)生高度偏差信號(hào)。工作過(guò)程：49（2）縱坡傳感器將此高度偏差信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)左側(cè)電磁閥，使調(diào)平油缸帶動(dòng)牽引臂的牽引點(diǎn)上升或下降，直到熨平板恢復(fù)原來(lái)的工作仰角，傳感器也回到原位。此時(shí)偏差信號(hào)消失，油缸停止調(diào)節(jié)。（3）右側(cè)的調(diào)節(jié)與左側(cè)相似，不同之處是它用橫坡傳感器檢測(cè)橫向坡度的變化，只要有坡度偏差，右側(cè)調(diào)平油缸便進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到橫向坡度恢復(fù)設(shè)定值。（2）縱坡傳感器將此高度偏差信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路推50特點(diǎn)：開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)只有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，不管所檢測(cè)到的偏差大小，只要有偏差，調(diào)平油缸便以恒速進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于液壓系統(tǒng)的慣性，易產(chǎn)生超調(diào)，很難使偏差為零，系統(tǒng)易發(fā)生振蕩，影響鋪設(shè)路面的平整度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)元器件性能要求不高，價(jià)格低。特點(diǎn)：開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)只有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，不管所檢512）比例式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)控制閥：比例電磁換向閥

特點(diǎn)：根據(jù)偏差信號(hào)的大小以相應(yīng)的快慢速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，偏差為零時(shí)，調(diào)節(jié)速度也為零，因此不存在因“搜索”和超調(diào)引起的振蕩，性能較好。

2）比例式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)52施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)532）比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)控制閥：高頻開關(guān)型電磁換向閥

工作原理：在“恒速調(diào)節(jié)區(qū)”和“死區(qū)”之間設(shè)立“脈沖區(qū)”。當(dāng)偏差較小，位于“死區(qū)”時(shí)，系統(tǒng)不調(diào)節(jié)；當(dāng)偏差進(jìn)入“脈沖區(qū)”時(shí)，控制器以與偏差大小成比例的脈沖信號(hào)推動(dòng)電磁閥工作；當(dāng)偏差進(jìn)入“恒速調(diào)節(jié)區(qū)”時(shí)，控制器輸出連續(xù)調(diào)節(jié)信號(hào)以恒速調(diào)節(jié)液壓缸。特點(diǎn):價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，不會(huì)“超調(diào)”。但存在“死區(qū)”，調(diào)節(jié)精度不如比例式自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2）比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)54施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)55四、平地機(jī)刀板自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)電－液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)組成：由手動(dòng)操縱系統(tǒng)（包括泵、手動(dòng)操縱閥、左右升降油缸等）和自動(dòng)控制部分（包括傾斜儀、控制箱、電磁閥和流量調(diào)整閥等）組成。

工作原理：在刀板上裝有傾斜儀，檢出刀板的傾角值，與傾角設(shè)定器（在控制箱內(nèi)）設(shè)定的傾角值在運(yùn)算放大器中進(jìn)行比較，產(chǎn)生糾正信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁閥使油缸升降，從而控制刀板，保持所希望的傾角。

四、平地機(jī)刀板自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)工作原理：在刀板上裝有傾斜儀，檢出56施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)57施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)58五、激光式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)激光調(diào)平系統(tǒng)是利用激光發(fā)射機(jī)發(fā)出的激光束為調(diào)平基準(zhǔn)，控制刮刀升降油缸自動(dòng)地調(diào)節(jié)刮刀位置。激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

五、激光式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)59激光發(fā)射器是由有源電池驅(qū)動(dòng)的一種激光發(fā)生裝置，它被安置在作業(yè)面適當(dāng)位置的三角架上。激光接受器的功用是接受激光發(fā)射器發(fā)來(lái)的高程光信號(hào)，并根據(jù)相對(duì)基準(zhǔn)參照面的高度變化將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成變化的電信號(hào)，并傳輸?shù)娇刂破鳌？刂破鲗⒓す饨邮芷鱾鬟f來(lái)的電位信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，控制電磁比例換向閥通過(guò)對(duì)鏟刀提升液壓缸的油量和方向控制，實(shí)現(xiàn)鏟刀的自動(dòng)升降。激光發(fā)射器是由有源電池驅(qū)動(dòng)的一種激光發(fā)生裝置，它被安置在作業(yè)60施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)61施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)62激光式調(diào)平系統(tǒng)有兩種：一種是顯示加激光調(diào)平型，另一種是激光調(diào)平與電子調(diào)平結(jié)合型。1）顯示加激光調(diào)平型典型的是美國(guó)Spectra-Physics公司的Laser-Plane（激光調(diào)平）系統(tǒng)。該系統(tǒng)由激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)、控制箱、顯示器和液壓電磁伺服閥組成。激光式調(diào)平系統(tǒng)有兩種：一種是顯示加激光調(diào)平型，另一種是激光調(diào)632）激光調(diào)平與電子調(diào)節(jié)結(jié)合型它與電子調(diào)平系統(tǒng)不同之處是縱向刮平以激光束為基準(zhǔn)，而電子調(diào)平系統(tǒng)中縱向刮平是以基準(zhǔn)繩或者符合要求的路面為基準(zhǔn)。

2）激光調(diào)平與電子調(diào)節(jié)結(jié)合型64刮刀縱向刮平采用激光調(diào)平方式控制，而斜度控制采用傾斜儀測(cè)量控制，這樣激光接收機(jī)只需要安裝一個(gè)，裝在縱向刮平控制一側(cè)的牽引架上，以激光束為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)這一側(cè)的刮刀高度，傾斜儀裝在牽引架上，可以檢測(cè)刮刀的橫向斜度，按照設(shè)置的斜度要求控制另一側(cè)升降油缸。刮刀縱向刮平采用激光調(diào)平方式控制，而斜度控制采用傾斜儀測(cè)量控65施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)66第十三章施工機(jī)械行走裝置控制系統(tǒng)

施工機(jī)械行走裝置的控制，就是對(duì)施工機(jī)械的傳動(dòng)、行駛、轉(zhuǎn)向及制動(dòng)系統(tǒng)裝置進(jìn)行控制，將動(dòng)力裝置的動(dòng)力進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)化和傳遞，以適合機(jī)械行駛和作業(yè)的需要，同時(shí)達(dá)到改善機(jī)械操縱性能、減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度等的目的。

第十三章施工機(jī)械行走裝置控制系統(tǒng)施工機(jī)械行走67常用控制系統(tǒng)類型：

1.自動(dòng)換擋系統(tǒng)：用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)行駛的車輛中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋變速。

2.無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)：用于全液壓驅(qū)動(dòng)行駛的車輛中，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。常用控制系統(tǒng)類型：68§13-1施工機(jī)械自動(dòng)換擋系統(tǒng)自動(dòng)換擋系統(tǒng)：車輛在行駛過(guò)程中，操縱者按行駛需要控制操縱手柄，系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車輛運(yùn)行工況，自動(dòng)換入不同檔位，達(dá)到變速的目的。自動(dòng)換擋系統(tǒng)的工作原理：按照換擋規(guī)律的要求，隨著控制參數(shù)的變化，自動(dòng)地選擇最佳換擋點(diǎn)，發(fā)出換擋信號(hào)，換擋信號(hào)操縱換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成擋位的自動(dòng)變換?！?3-1施工機(jī)械自動(dòng)換擋系統(tǒng)69自動(dòng)換擋系統(tǒng)根據(jù)其換擋信號(hào)的產(chǎn)生及控制換擋閥方式的不同，可分為液壓式和電液式。

液壓式：是將車輛的行駛速度v、油門開度x等行駛狀況參數(shù)轉(zhuǎn)換成油壓信號(hào)P，由油壓信號(hào)控制換擋閥完成自動(dòng)換擋。

電液式：是將v、x等行駛狀況參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸入電子換擋控制器，由電子換擋控制器控制換擋閥而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。自動(dòng)換擋系統(tǒng)根據(jù)其換擋信號(hào)的產(chǎn)生及控制換擋閥方式的不同，可分702.自動(dòng)換擋系統(tǒng)的控制內(nèi)容控制的主要內(nèi)容:換擋規(guī)律的控制和換擋品質(zhì)的控制。

換擋規(guī)律是指各排擋間隨工況參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行換擋的變化規(guī)律；

換擋品質(zhì)是指換擋過(guò)程的平穩(wěn)性，常以沖擊度來(lái)衡量。2.自動(dòng)換擋系統(tǒng)的控制內(nèi)容713.自動(dòng)換擋系統(tǒng)的基本組成電液式：（1）供油系統(tǒng)：油濾器、油泵、變矩器、減壓閥、背壓閥、鎖止閥、順序閥、冷卻器等（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：制動(dòng)器、離合器、閉鎖離合器等組成。制動(dòng)器和離合器不同組合的接合，可構(gòu)成變速器的各前進(jìn)擋和倒退擋。3.自動(dòng)換擋系統(tǒng)的基本組成72(3)換擋控制機(jī)構(gòu)：是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的開關(guān)電路，它以速度傳感器、油門開度傳感器為依據(jù)，接受車輛的行駛狀況參數(shù)，再根據(jù)變速選擇器的電信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算合適的換擋時(shí)刻。(4)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：速度傳感器、油門開度電位計(jì)、定位器和變速選擇器將車輛行駛狀態(tài)參數(shù)及其它選擇參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至計(jì)算機(jī)或電子控制機(jī)構(gòu)。

(3)換擋控制機(jī)構(gòu)：是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的開關(guān)電路，它以速度傳感73施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)744.自動(dòng)換擋變速器控制系統(tǒng)1）系統(tǒng)的組成及功用控制系統(tǒng)包括速度傳感器、定位傳感器、變速控制器（內(nèi)裝計(jì)算機(jī)）、各電磁閥及執(zhí)行元件。工程機(jī)械自動(dòng)換擋系統(tǒng)一般采用雙參數(shù)控制：油門開度x和車速v，或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne和車速v。4.自動(dòng)換擋變速器控制系統(tǒng)75施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)76變速控制器的功用：按照速度傳感器信號(hào)和選擇器設(shè)定的位置信號(hào)，自動(dòng)設(shè)定最佳的動(dòng)力變速擋位和變速時(shí)刻。速度傳感器及速度傳感器控制器的功用：測(cè)試變速器輸入和變矩器渦輪軸的轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并加工放大，整形成約12V的矩形脈沖信號(hào)，然后送到變速控制器中。變速控制器的功用：按照速度傳感器信號(hào)和選擇器設(shè)定的位置信號(hào)，77施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)78

根據(jù)速度傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)及變速桿位置信號(hào)，微型計(jì)算機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的變速電磁閥，利用電磁閥控制先導(dǎo)控制油路，進(jìn)而控制換擋閥進(jìn)行換擋。

79

定位傳感器的功用：它和踏板連接在一起，當(dāng)踩下踏板時(shí)，定位傳感器產(chǎn)生電信號(hào)并傳至變速控制器，對(duì)正在接合的工作擋位進(jìn)行限定。此時(shí)自動(dòng)變速控制器不再進(jìn)行自動(dòng)變速控制。

選擇器的功用：手動(dòng)操作的選擇器手柄用來(lái)選定工作速度的范圍，并將選定的工作速度范圍信號(hào)送到變速控制器中。定位傳感器的功用：它和踏板連接在一起，當(dāng)踩下踏80

2）變速控制器鏟運(yùn)機(jī)上使用的變速控制器，即A·E·S·C控制器。2）變速控制器81§13-2無(wú)級(jí)變速控制系統(tǒng)

無(wú)級(jí)變速普通用于全液壓驅(qū)動(dòng)行駛的車輛中，尤其是現(xiàn)代工程機(jī)械履帶式行駛車輛的行駛系統(tǒng)均采用全液壓驅(qū)動(dòng)的電控液壓泵一馬達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。

一、無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)組成

無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞路線為：發(fā)動(dòng)機(jī)→液壓泵→液壓馬達(dá)→輪邊減速→驅(qū)動(dòng)輪。

§13-2無(wú)級(jí)變速控制系統(tǒng)82

由于液壓泵、液壓馬達(dá)的數(shù)量和形式不同，傳遞路線也可分為以下型式：由于液壓泵、液壓馬達(dá)的數(shù)量和形式不同，傳遞路線也可分為83二、速度控制方式電控泵－馬達(dá)速度控制系統(tǒng)可分三種控制方式。1．開環(huán)控制系統(tǒng)變量泵和閥控液壓缸組成的位置回路控制系統(tǒng)：通過(guò)改變變量泵的斜盤角來(lái)控制供給液壓馬達(dá)的流量，以此來(lái)調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速。

二、速度控制方式84施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)852．帶位置環(huán)的閉環(huán)控制系統(tǒng)

在開環(huán)速度控制的基礎(chǔ)上，增加了速度傳感器，將液壓馬達(dá)速度進(jìn)行反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。速度反饋信號(hào)與指令信號(hào)的差值經(jīng)積分放大器加到變量伺服機(jī)構(gòu)的輸入端，使泵的流量向減小速度誤差的方向變化。2．帶位置環(huán)的閉環(huán)控制系統(tǒng)863．不帶位置環(huán)的閉環(huán)控制系統(tǒng)如果將泵變量機(jī)構(gòu)的位置反饋通路去掉，可以得到速度控制系統(tǒng)。3．不帶位置環(huán)的閉環(huán)控制系統(tǒng)87三、行駛控制原理控制系統(tǒng)的基本功能：車輛的直線行駛、轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、后退、制動(dòng)以及制動(dòng)過(guò)程中動(dòng)力傳遞配合等。前進(jìn)后退就是通過(guò)電路的邏輯判斷決定哪個(gè)電磁閥工作；速度的控制是確定通入電磁閥工作電流的大??；轉(zhuǎn)向則是兩者綜合控制的結(jié)果。三、行駛控制原理88

施工機(jī)械及其自動(dòng)化

(下篇)

主講教師：李浩平施工機(jī)械及其自動(dòng)化

(下篇)

主講教師89第九章施工機(jī)械自動(dòng)化概論第一節(jié)自動(dòng)化技術(shù)基本概念自動(dòng)化：機(jī)械或設(shè)備在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令進(jìn)行操作或控制的過(guò)程?？刂破鳎河脕?lái)代替人完成控制的設(shè)備。被控對(duì)象：被控制的機(jī)械或設(shè)備。自動(dòng)控制系統(tǒng)：被控對(duì)象和控制器組成的系統(tǒng)。第九章施工機(jī)械自動(dòng)化概論第一節(jié)自動(dòng)化技術(shù)基本概念90自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：

a.測(cè)量機(jī)構(gòu)：用來(lái)測(cè)量被控量

b.比較機(jī)構(gòu)：用來(lái)比較被控量與給定值，得出誤差

c.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：按照誤差的性質(zhì)作出控制動(dòng)作

d.指令機(jī)構(gòu)：給出被控量給定值自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：91自動(dòng)控制系統(tǒng)原理：自動(dòng)控制系統(tǒng)原理：92第二節(jié)施工機(jī)械控制及自動(dòng)化施工機(jī)械的控制：通過(guò)機(jī)械、電子、電氣、液壓和信息等方式對(duì)施工機(jī)械的動(dòng)力、行走、工作等裝置進(jìn)行有效控制，以提高機(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性。施工機(jī)械的自動(dòng)化程度：

a.監(jiān)控：通過(guò)微電子技術(shù)控制機(jī)械自身或外界狀態(tài)

b.遙控：通過(guò)有線或無(wú)線電遙控操縱機(jī)械

c.半自動(dòng)：部分機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

d.全自動(dòng)：全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制第二節(jié)施工機(jī)械控制及自動(dòng)化93施工機(jī)械控制分類：1）按被控對(duì)象分：a.動(dòng)力裝置控制

b.工作裝置控制

c.行走裝置控制

2）按采用的控制技術(shù)：a.機(jī)械控制

b.液壓控制

c.電子控制

d.電液控制

e.激光控制施工機(jī)械控制分類：943）按所控制的自動(dòng)化程度：

a.監(jiān)控控制

b.遙控控制

c.半自動(dòng)控制

d.全自動(dòng)控制3）按所控制的自動(dòng)化程度：95第十一章施工機(jī)械動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)

一、挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)1.電子功率優(yōu)化系統(tǒng)（EPOS）EPOS是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，工作中它能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動(dòng)機(jī)始終以全功率投入工作。這樣既充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高了挖掘機(jī)的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載熄火。

第十一章施工機(jī)械動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)一、挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電子96大宇DH280型挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化系統(tǒng)的組成：柱塞泵斜盤角度調(diào)節(jié)裝置、電磁比例減壓閥、EPOS控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器及發(fā)動(dòng)機(jī)油門位置傳感器等。大宇DH280型挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化系統(tǒng)的組成：柱塞泵斜盤角97施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)98控制過(guò)程：當(dāng)工作模式選擇開關(guān)處于“H方式(最大供油位置）”位置，

1）裝有微電腦的EPOS控制器的端子上有電壓信號(hào)（即油門拉桿處于最大供油位置）時(shí)，EPOS控制器便不斷地通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并與控制器內(nèi)所貯存的發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速值相比較。

控制過(guò)程：99

2）實(shí)際轉(zhuǎn)速若低于設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速，EPOS控制器便增大驅(qū)動(dòng)電磁比例減壓閥的電流，使其輸出壓力增大，通過(guò)油泵斜盤角度調(diào)節(jié)裝置減小斜盤角度，降低泵的排量，使轉(zhuǎn)速提高。重復(fù)進(jìn)行直到實(shí)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速相符為止。

如果實(shí)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速，EPOS控制器便減小驅(qū)動(dòng)電流，于是泵的排量增大，最終使發(fā)動(dòng)機(jī)也工作在額定轉(zhuǎn)速附近。2）實(shí)際轉(zhuǎn)速若低于設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速，EPOS控100工作模式控制

（1）H模式：即重負(fù)荷挖掘模式。發(fā)動(dòng)機(jī)油門處于最大供油位置，發(fā)動(dòng)機(jī)以全功率投入工作。

（2）S模式：即標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式。液壓泵輸入功率的總和約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的85％。對(duì)于DH280型挖掘機(jī)，當(dāng)選擇H模式而油門未處于最大供油位置時(shí)，控制器也將自動(dòng)地使挖掘機(jī)處于S模式，并且與轉(zhuǎn)速傳感器所測(cè)得的轉(zhuǎn)速值無(wú)關(guān)。

工作模式控制101

（3）F模式：為輕載作業(yè)模式。液壓泵輸入總功率約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的60％，適合于挖掘機(jī)的平整作業(yè)。在F模式下EPOS控制器向電磁換向閥提供電流，換向閥的換向接通了安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵處小驅(qū)動(dòng)油缸的油路。于是活塞桿伸出，將發(fā)動(dòng)機(jī)油門關(guān)小，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降至1450r/min左右。（3）F模式：為輕載作業(yè)模式。液壓泵輸入總功率約102自動(dòng)怠速控制

作用：裝有自動(dòng)怠速裝置的挖掘機(jī)，當(dāng)操縱桿回中位達(dá)數(shù)秒時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可減小液壓系統(tǒng)的空流損失和發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，起到節(jié)能和降低噪聲的作用。大宇DH280型挖掘機(jī)的自動(dòng)怠速裝置：在液壓回路中裝有兩個(gè)壓力開關(guān)，挖掘機(jī)工作過(guò)程中兩開關(guān)都處于開啟狀態(tài)。當(dāng)左右兩操縱桿都處于中立位置，即挖掘機(jī)停止作業(yè)時(shí)，兩開關(guān)閉合。自動(dòng)怠速控制103

如果此時(shí)自動(dòng)怠速開關(guān)是處于接通位置，并且兩個(gè)壓力開關(guān)閉合4S以上，EPOS控制器便向自動(dòng)怠速電磁換向閥（和F模式用同一換向閥）提供電流，接通自動(dòng)怠速小驅(qū)動(dòng)油缸的油路，油缸活塞桿推動(dòng)油門拉桿減小發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)。扳動(dòng)操縱桿重新作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)快速地恢復(fù)到原來(lái)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。如果此時(shí)自動(dòng)怠速開關(guān)是處于接通位置，并且兩個(gè)壓1042.電噴系統(tǒng)的概念柴油機(jī)電噴系統(tǒng)（即電子控制柴油噴射系統(tǒng)）是指柴油機(jī)供給系，利用各種傳感器，將影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的全部（或部分）信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)控制裝置對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行的處理，然后產(chǎn)生新的信號(hào)輸給執(zhí)行器，控制柴油機(jī)供給系的工作。作用：對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)等運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。

2.電噴系統(tǒng)的概念105施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)106（1）結(jié)構(gòu)電子控制柴油噴射系統(tǒng)由3個(gè)部分組成：即傳感器、控制器與執(zhí)行器。

（1）結(jié)構(gòu)107傳感器將柴油機(jī)工作中各種工況的信息，如轉(zhuǎn)速、各種介質(zhì)的溫度、運(yùn)轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入到控制器。

控制器按預(yù)定的程序?qū)Ω鞣N傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算、判斷或決策。然后，產(chǎn)生新的信號(hào)輸給執(zhí)行器（輸出裝置）。

執(zhí)行器將控制器輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，即通過(guò)電能、液壓、氣壓等或它們之間的組合作用，對(duì)外作功，推動(dòng)柴油機(jī)的某個(gè)裝置運(yùn)動(dòng)，以完成所需要的控制任務(wù)。例如，實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油定時(shí)與排氣再循環(huán)的控制等。傳感器將柴油機(jī)工作中各種工況的信息，如轉(zhuǎn)速、各種介質(zhì)的溫度、108施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)1093.挖掘機(jī)電子油門控制系統(tǒng)以小松PC200－5挖掘機(jī)為例：電子油門控制系統(tǒng)由油門控制器、調(diào)速器馬達(dá)、燃油控制盤、監(jiān)控儀表盤、蓄電池繼電器等組成。該系統(tǒng)的功能有三個(gè)：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制、自動(dòng)升溫控制和發(fā)動(dòng)機(jī)停車控制。

3.挖掘機(jī)電子油門控制系統(tǒng)110施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)111(1)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制

發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)燃油控制盤來(lái)選定。裝有微電腦的油門控制器根據(jù)電壓計(jì)算出所選定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。繼而控制調(diào)節(jié)調(diào)速器馬達(dá)，達(dá)到調(diào)節(jié)噴油泵的供油量，最終控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制112整個(gè)過(guò)程如下：控制器根據(jù)所測(cè)得的燃油控制盤電位器的輸出電壓大小，驅(qū)動(dòng)調(diào)速器馬達(dá)使其正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)供油拉桿，調(diào)節(jié)供油量（柱塞行程），即調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。直到馬達(dá)轉(zhuǎn)角電位器所反饋回的馬達(dá)實(shí)際轉(zhuǎn)角位置（即實(shí)際循環(huán)供油量或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）與燃油控制盤的位置相符為止。

整個(gè)過(guò)程如下：控制器根據(jù)所測(cè)得的燃油控制盤電位器的輸出電壓大113(2)自動(dòng)升溫控制

如果冷卻水的溫度低于30℃并且燃油控制盤所選定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1200r/min，監(jiān)控儀表盤中的電腦便向發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制器電腦發(fā)出“升溫”信號(hào)。油門控制器電腦收到此信號(hào)后，便驅(qū)動(dòng)調(diào)速器馬達(dá)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至1200r/min，以便縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)時(shí)間。

(2)自動(dòng)升溫控制114以下三個(gè)條件之一滿足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)升溫功能被取消：①冷卻水溫度超過(guò)30℃；②燃油控制盤處于滿量程的70％以上、發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)超過(guò)3S；③升溫時(shí)間超過(guò)l0min。

以下三個(gè)條件之一滿足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)升溫功能被取消：115(3)發(fā)動(dòng)機(jī)停車控制

當(dāng)檢測(cè)到起動(dòng)開關(guān)轉(zhuǎn)至“切斷”位置，油門控制器輸出電流，驅(qū)動(dòng)蓄電池繼電器使其觸點(diǎn)保持閉合，以保持主電路的繼續(xù)接通。同時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)調(diào)速器馬達(dá)，將噴油泵的供油拉桿拉向停止供油位置，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。供油拉桿處于“停油”位置之后，控制器延時(shí)2.5S，然后使蓄電池繼電器斷電，切斷主電路。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)停車控制116第十二章施工機(jī)械工作裝置控制系統(tǒng)

§12-1液壓挖掘機(jī)工作裝置控制系統(tǒng)

一、工作裝置自動(dòng)挖掘系統(tǒng)原理

對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的軌跡控制就是對(duì)動(dòng)臂L1、斗桿L2和鏟斗L3在液壓油缸驅(qū)動(dòng)下繞關(guān)節(jié)（銷軸）轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)轉(zhuǎn)角:動(dòng)臂角θ1、斗桿角θ2、鏟斗角θ3進(jìn)行控制。

第十二章施工機(jī)械工作裝置控制系統(tǒng)§12-1液壓挖掘機(jī)117施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)118二、挖掘軌跡的計(jì)算機(jī)控制

將要求的工作面傾角和鏟斗切削角輸入計(jì)算機(jī)

輸入所希望的速度V算出（1）與目標(biāo)值一致的斗齒切削速度的水平分量Vx和垂直分量Vy（2）動(dòng)臂角、斗桿角、鏟斗角求得各液壓缸的伸縮量及速度

計(jì)算結(jié)果作為液壓伺服系統(tǒng)的輸入，送進(jìn)伺服放大器，經(jīng)過(guò)伺服閥和伺服液壓缸而啟動(dòng)換向閥

工作液壓缸作所需的相應(yīng)伸縮。

二、挖掘軌跡的計(jì)算機(jī)控制119液壓缸的伸縮又被反饋到伺服放大器和計(jì)算機(jī)，作為后續(xù)計(jì)算及動(dòng)作修正依據(jù)。液壓缸的伸縮又被反饋到伺服放大器和計(jì)算機(jī)，作120三、自動(dòng)挖掘系統(tǒng)組成及工作原理

自動(dòng)挖掘系統(tǒng)由角度傳感器（動(dòng)臂、斗柄、鏟斗和機(jī)體傾斜）、電磁比例閥、控制器、角度設(shè)定器和自動(dòng)掘削開關(guān)等組成。三、自動(dòng)挖掘系統(tǒng)組成及工作原理121施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)1221.平整精加工：修整斜坡和鏟平地面。

根據(jù)設(shè)定的坡角和指定的切削角，由角度傳感器測(cè)得的θ0、θ1、θ2、θ3角和作業(yè)開始時(shí)的斗尖位置，將這些信號(hào)傳給控制器，通過(guò)控制器內(nèi)的微機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，求得目標(biāo)切削面。在掘削中，根據(jù)斗尖位置偏離目標(biāo)切削面的偏差，計(jì)算出動(dòng)臂應(yīng)處的位置，由控制器發(fā)出信號(hào)操縱控制動(dòng)臂油缸，使斗尖沿著目標(biāo)切削面運(yùn)動(dòng)。

1.平整精加工：修整斜坡和鏟平地面。123施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)1242.壓實(shí)平整：斗底緊貼并且沿著斜坡運(yùn)動(dòng)進(jìn)行壓實(shí)平整。

要求：動(dòng)臂、斗柄和鏟斗三者同時(shí)動(dòng)作。司機(jī)只操縱斗柄，要求動(dòng)臂連動(dòng)，以保證斗柄端鉸沿平行于斜坡面的面運(yùn)動(dòng)；同時(shí)也要求斗連動(dòng)，使斗底接地角度保持一定。

2.壓實(shí)平整：斗底緊貼并且沿著斜坡運(yùn)動(dòng)進(jìn)行壓實(shí)平整。1253.控制斗傾角：動(dòng)臂舉升的過(guò)程中斗傾角保持不變，以防斗內(nèi)物料撒落。要求：電子控制系統(tǒng)在動(dòng)臂舉升時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)，控制斗傾角，隨著動(dòng)臂舉升斗跟著相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。3.控制斗傾角：動(dòng)臂舉升的過(guò)程中斗傾角保持不變，以防斗內(nèi)物料1264.卸土后斗復(fù)歸控制：當(dāng)斗卸完土后，應(yīng)自動(dòng)回復(fù)到新的挖掘位置。要求:動(dòng)臂、斗柄、斗和機(jī)體回轉(zhuǎn)四者配合運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有不必要的調(diào)整動(dòng)作。

4.卸土后斗復(fù)歸控制：當(dāng)斗卸完土后，應(yīng)自動(dòng)回復(fù)到新的挖掘位置127§12-2自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的控制對(duì)象：各種工程機(jī)械上的工作裝置，如瀝青攤鋪機(jī)的熨平板、水泥攤鋪機(jī)的機(jī)架、推土機(jī)的推土刀、銑刨機(jī)的銑刨滾等等?！?2-2自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)128一、控制原理工作裝置由液壓缸來(lái)控制其升降的位移量，液壓缸在電液轉(zhuǎn)換元件的控制下，輸出所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

一、控制原理129二、類型(1)電－機(jī)式。由傳感器檢測(cè)路基的不平度，用伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(2)電－液式。與電－機(jī)式的主要區(qū)別是其用液壓元件作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)牽引點(diǎn)的垂直位置。(3)全液壓式。其特點(diǎn)是檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都采用液壓元件。(4)激光式。以激光作為參考基準(zhǔn)，以光敏元件作為轉(zhuǎn)換器，最后借助于電子與液壓元件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。二、類型(3)全液壓式。其特點(diǎn)是檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都采用液壓130三、攤鋪機(jī)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)三、攤鋪機(jī)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)131電－液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)又分為開關(guān)式、比例式和比例－脈沖式三種。

1）開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)由參考基準(zhǔn)、縱坡傳感器、橫坡傳感器、調(diào)平油缸及電磁閥等組成?？刂崎y：普通電磁換向閥施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)132施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)133施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)134施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)135施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)136工作過(guò)程：（1）推鋪過(guò)程中，當(dāng)左側(cè)路面不平而使左牽引臂的牽引點(diǎn)產(chǎn)生升降時(shí)，安裝在左牽引臂上的縱坡傳感器也將隨之升降，這就改變了傳感器的傳感臂與基準(zhǔn)線之間的初始夾角（一般為45o），從而產(chǎn)生高度偏差信號(hào)。工作過(guò)程：137（2）縱坡傳感器將此高度偏差信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)左側(cè)電磁閥，使調(diào)平油缸帶動(dòng)牽引臂的牽引點(diǎn)上升或下降，直到熨平板恢復(fù)原來(lái)的工作仰角，傳感器也回到原位。此時(shí)偏差信號(hào)消失，油缸停止調(diào)節(jié)。（3）右側(cè)的調(diào)節(jié)與左側(cè)相似，不同之處是它用橫坡傳感器檢測(cè)橫向坡度的變化，只要有坡度偏差，右側(cè)調(diào)平油缸便進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到橫向坡度恢復(fù)設(shè)定值。（2）縱坡傳感器將此高度偏差信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路推138特點(diǎn)：開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)只有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，不管所檢測(cè)到的偏差大小，只要有偏差，調(diào)平油缸便以恒速進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于液壓系統(tǒng)的慣性，易產(chǎn)生超調(diào)，很難使偏差為零，系統(tǒng)易發(fā)生振蕩，影響鋪設(shè)路面的平整度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)元器件性能要求不高，價(jià)格低。特點(diǎn)：開關(guān)式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)只有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，不管所檢1392）比例式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)控制閥：比例電磁換向閥

特點(diǎn)：根據(jù)偏差信號(hào)的大小以相應(yīng)的快慢速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，偏差為零時(shí)，調(diào)節(jié)速度也為零，因此不存在因“搜索”和超調(diào)引起的振蕩，性能較好。

2）比例式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)140施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)1412）比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)控制閥：高頻開關(guān)型電磁換向閥

工作原理：在“恒速調(diào)節(jié)區(qū)”和“死區(qū)”之間設(shè)立“脈沖區(qū)”。當(dāng)偏差較小，位于“死區(qū)”時(shí)，系統(tǒng)不調(diào)節(jié)；當(dāng)偏差進(jìn)入“脈沖區(qū)”時(shí)，控制器以與偏差大小成比例的脈沖信號(hào)推動(dòng)電磁閥工作；當(dāng)偏差進(jìn)入“恒速調(diào)節(jié)區(qū)”時(shí)，控制器輸出連續(xù)調(diào)節(jié)信號(hào)以恒速調(diào)節(jié)液壓缸。特點(diǎn):價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，不會(huì)“超調(diào)”。但存在“死區(qū)”，調(diào)節(jié)精度不如比例式自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2）比例脈沖式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)142施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)143四、平地機(jī)刀板自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)電－液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)組成：由手動(dòng)操縱系統(tǒng)（包括泵、手動(dòng)操縱閥、左右升降油缸等）和自動(dòng)控制部分（包括傾斜儀、控制箱、電磁閥和流量調(diào)整閥等）組成。

工作原理：在刀板上裝有傾斜儀，檢出刀板的傾角值，與傾角設(shè)定器（在控制箱內(nèi)）設(shè)定的傾角值在運(yùn)算放大器中進(jìn)行比較，產(chǎn)生糾正信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁閥使油缸升降，從而控制刀板，保持所希望的傾角。

四、平地機(jī)刀板自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)工作原理：在刀板上裝有傾斜儀，檢出144施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)145施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)146五、激光式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)激光調(diào)平系統(tǒng)是利用激光發(fā)射機(jī)發(fā)出的激光束為調(diào)平基準(zhǔn)，控制刮刀升降油缸自動(dòng)地調(diào)節(jié)刮刀位置。激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

五、激光式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)147激光發(fā)射器是由有源電池驅(qū)動(dòng)的一種激光發(fā)生裝置，它被安置在作業(yè)面適當(dāng)位置的三角架上。激光接受器的功用是接受激光發(fā)射器發(fā)來(lái)的高程光信號(hào)，并根據(jù)相對(duì)基準(zhǔn)參照面的高度變化將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成變化的電信號(hào)，并傳輸?shù)娇刂破??？刂破鲗⒓す饨邮芷鱾鬟f來(lái)的電位信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，控制電磁比例換向閥通過(guò)對(duì)鏟刀提升液壓缸的油量和方向控制，實(shí)現(xiàn)鏟刀的自動(dòng)升降。激光發(fā)射器是由有源電池驅(qū)動(dòng)的一種激光發(fā)生裝置，它被安置在作業(yè)148施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)149施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)150激光式調(diào)平系統(tǒng)有兩種：一種是顯示加激光調(diào)平型，另一種是激光調(diào)平與電子調(diào)平結(jié)合型。1）顯示加激光調(diào)平型典型的是美國(guó)Spectra-Physics公司的Laser-Plane（激光調(diào)平）系統(tǒng)。該系統(tǒng)由激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)、控制箱、顯示器和液壓電磁伺服閥組成。激光式調(diào)平系統(tǒng)有兩種：一種是顯示加激光調(diào)平型，另一種是激光調(diào)1512）激光調(diào)平與電子調(diào)節(jié)結(jié)合型它與電子調(diào)平系統(tǒng)不同之處是縱向刮平以激光束為基準(zhǔn)，而電子調(diào)平系統(tǒng)中縱向刮平是以基準(zhǔn)繩或者符合要求的路面為基準(zhǔn)。

2）激光調(diào)平與電子調(diào)節(jié)結(jié)合型152刮刀縱向刮平采用激光調(diào)平方式控制，而斜度控制采用傾斜儀測(cè)量控制，這樣激光接收機(jī)只需要安裝一個(gè)，裝在縱向刮平控制一側(cè)的牽引架上，以激光束為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)這一側(cè)的刮刀高度，傾斜儀裝在牽引架上，可以檢測(cè)刮刀的橫向斜度，按照設(shè)置的斜度要求控制另一側(cè)升降油缸。刮刀縱向刮平采用激光調(diào)平方式控制，而斜度控制采用傾斜儀測(cè)量控153施工機(jī)械及其自動(dòng)化(下)154第十三章施工機(jī)械行走裝置控制系統(tǒng)

施工機(jī)械行走裝置的控制，就是對(duì)施工機(jī)械的傳動(dòng)、行駛、轉(zhuǎn)向及制動(dòng)系統(tǒng)裝置進(jìn)行控制，將動(dòng)力裝置的動(dòng)力進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)化和傳遞，以適合機(jī)械行駛和作業(yè)的需要，同時(shí)達(dá)到改善機(jī)械操縱性能、減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度等的目的。

第十三章施工機(jī)械行走裝置控制系統(tǒng)施工機(jī)械行走155常用控制系統(tǒng)類型：

1.自動(dòng)換擋系統(tǒng)：用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)行駛的車輛中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋變速。

2.無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)：用于全液壓驅(qū)動(dòng)行駛的車輛中，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。常用控制系統(tǒng)類型：156§13-1施工機(jī)械自動(dòng)換擋系統(tǒng)自動(dòng)換擋系統(tǒng)：車輛在行駛過(guò)程中，操縱者按行駛需要控制操縱手柄，系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車輛運(yùn)行工況，自動(dòng)換入不同檔位，達(dá)到變速的目的。自動(dòng)換擋系統(tǒng)的工作原理：按照換擋規(guī)律的要求，隨著控制參數(shù)的變化，自動(dòng)地選擇最佳換擋點(diǎn)，發(fā)出換擋信號(hào)，換擋信號(hào)操縱換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成擋