攤鋪機節能控制方法
2023-06-06 20:08:36
專利名稱:攤鋪機節能控制方法
技術領域：
本發明主要涉及到路面工程機械中的攤鋪機領域，特指一種攤鋪機的節能控制方法。
背景技術：
配備柴油發動機作為動力裝置的攤鋪機，往往沒有工作在額定負載下，實際生產率只有理論生產率的50％左右，振動、振搗裝置的實際工作頻率較之最高頻率也低許多。但是在攤鋪作業過程中，發動機都設定在額定轉速下工作，使發動機在確保扭矩、功率輸出的情況下，工作在燃油消耗率g。很高的區域，沒有工作在經濟運行區，造成攤鋪機動力系統的經濟性能下降。同時，發動機轉速增高，動力系統的機械損耗也會增加；在滿足同樣工況的前提下，必然會降低液壓泵的排量，使液壓系統的總效率降低。
發明內容本發明要解決的技術問題就在於針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種操作簡便、自動化程度高，能夠根據實際工況的變化實時調整發動機轉速，從而既能提高整機效率，同時具備節能優點的攤鋪機的節能控制方法。
為解決上述技術問題，本發明提出的解決方案為一種攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度、攤鋪寬度、攤鋪速度以及攤鋪生產率輸入控制器單元的發動機工作點配置單元中，控制器單元依此得到發動機預設轉速值，控制器單元根據所得到的發動機預設轉速值對攤鋪機發動機進行調節，從而使攤鋪機的實際轉速等於預設轉速值。
所述發動機工作點配製單元的發動機轉速配製模型中自動工作檔包括以下步驟(1)將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度h、攤鋪寬度b以及攤鋪速度v代入下式①中得到預設攤鋪生產率Q；Q＝60×2.3×b×h×v ①(2)將步驟(1)中得到的預設攤鋪生產率Q與X進行比較，X為攤鋪機額定攤鋪生產率的40％～60％；當Q＞X時，根據攤鋪速度v，將Q代入式②或式③中得到發動機預設轉速值V0；當Q＜＝X時，根據攤鋪速度v，將Q代入式④或式⑤中得到發動機預設轉速值V0；其中，Y為攤鋪機發動機最大扭矩點的轉速值，Z為扭矩儲備在4％～6％時的攤鋪機發動機轉速值；當v＞7m/min時，V0＝Q+10×(v-7)+Y ②
當v＜＝7m/min時，V0＝Q+Y； ③當v＞7m/min時，V0＝10×(v-7)+Z； ④當v＜＝7m/min時，V0＝Z ⑤。
所述發動機工作點配製單元的發動機轉速配製模型中自動行駛檔包括以下步驟(1)當攤鋪機處於無負載的行駛狀態時，由最高扭矩時發動機轉速值n0和發動機的調速率η得到發動機的轉速Y0，將攤鋪速度v與X0進行比較，其中X0為發動機轉速為Y0時攤鋪機的行走速度，當v＜X0m/min時，V0＝Y0；當v＞＝X0m/min，V0＝Y0+7×(v-22)；(2)當攤鋪機處於其他負載的行駛狀態時，v＜22m/min時，V0＝Z；v＞＝22m/min時，V0＝Z+3×(v-22)，其中Z為扭矩儲備在4％～6％時的攤鋪機發動機轉速值；所述控制器單元通過直流電機驅動攤鋪機發動機的調節齒杆，實現對攤鋪機發動機的轉速控制，或者控制器單元直接對電噴式攤鋪機發動機進行控制。
將攤鋪機發動機的油門位置信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。
將攤鋪機發動機的實際轉速信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。
與現有技術相比，本發明的優點就在於1、本發明的攤鋪機的節能控制方法，根據攤鋪工況或無負載行駛工況下不同的預設參數值，結合控制器單元中的發動機工作點配置單元，得到該不同工況下合理的發動機轉速，將其作為發動機預設轉速值，通過控制器單元使攤鋪機發動機的實際轉速等於該發動機預設轉速值，從而完成對攤鋪機發動機的控制；這種根據實際工況或實際生產率及時調整攤鋪機發動機轉速的方式，既能夠使發動機滿足執行機構或行駛機構對動力系統輸出扭矩、功率的需求，並留有適當的儲備，同時能提高整機液壓系統的工作效率；2、本發明的攤鋪機的節能控制方法中，對攤鋪機行駛實施穩速控制，攤鋪機發動機工作轉速的降低，使其調速性能有所下降，行駛控制系統性能的改善保證了左、右馬達速度的穩定性和同步性能；3、本發明的攤鋪機的節能控制方法中，攤鋪機發動機的轉速採用自適應調節，使其在同樣生產率的狀況下，即便路面坡度、平整度等因素的變化引起實際載荷的變化過大，也能夠自動地調節發動機油門(增加或減少)以適應工況的變化；4、本發明的攤鋪機的節能控制方法中包含了兩種工作模式，為滿足不同操作對象或現場的要求，設置了正常和經濟兩種操作模式，正常模式遵循原有的操作習慣，使其能夠容易被操作員掌握，而經濟模式即由設備根據作業參數自動控制發動機轉速；
5、本發明攤鋪機的節能控制方法中，攤鋪機暫停時具有自動回怠速的功能，即攤鋪機在作業過程中，遇到暫停時間超過設定值後，發動機自動回怠速以利節省能源；6、採用本發明攤鋪機的節能控制方法，能夠使攤鋪機的發動機轉速降低，使整機噪聲有所下降；7、採用本發明攤鋪機的節能控制方法，在同等工況下攤鋪瀝青，用經濟模式作業控制，自適應不同的工況，根據不同工況實時調整其轉速，能夠使攤鋪機的發動機時刻處在最合理的轉速下工作，比常規的工作模式節油20％以上。
圖1是本發明的控制原理框架示意圖；圖2是本發明中發動機工作點配置單元的框架示意圖；圖3是本發明中發動機調節控制模型的框架示意圖；圖4是本發明具體實施例中控制原理的流程示意圖；圖5是本發明中具體實施例中控制器單元的原理示意圖。
具體實施方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
如圖1所示，本發明攤鋪機的節能控制方法，將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度、攤鋪寬度、攤鋪速度等工藝參數通過鍵盤等輸入單元以及顯示單元，將各參數輸入到控制器單元的發動機工作點配置單元中，控制器單元依此得到發動機預設轉速值，控制器單元根據所得到的發動機預設轉速值對攤鋪機發動機進行調節，從而使攤鋪機的實際轉速等於預設轉速值。控制器單元通過直流電機驅動攤鋪機發動機的調節齒杆，實現對攤鋪機發動機的轉速控制，或者控制器單元直接對電噴式攤鋪機發動機進行控制。在具體實施例中，可以將攤鋪機發動機的油門位置信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。同時，還可以將攤鋪機發動機的實際轉速信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。
攤鋪機的發動機通常工作在額定轉速下，這是常規的工作模式。本實施例中，將對攤鋪機發動機的控制分成兩個模式「正常模式」和「經濟模式」，「正常模式」下的控制遵循原有的操作習慣，使其能夠容易被操作員掌握，在此也不再贅述。在「經濟模式」下，發動機工作點配置單元的發動機轉速配製模型中分成「自動工作檔」和「自動行駛檔」。通過面板操作按鍵的設置可以隨時將攤鋪機切換到「經濟模式」或「正常模式」，攤鋪機就能在兩個工作模式下轉換。
參見圖2所示，其中，自動工作檔包括以下步驟
(1)將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度h、攤鋪寬度b以及攤鋪速度v代入下式①中得到預設攤鋪生產率Q；Q＝60×2.3×b×h×v ①(2)將步驟(1)中得到的預設攤鋪生產率Q與X進行比較，X為攤鋪機額定攤鋪生產率的40％～60％；當Q＞X時，根據攤鋪速度v，將Q代入式②或式③中得到發動機預設轉速值V0；當Q＜＝X時，根據攤鋪速度v，將Q代入式④或式⑤中得到發動機預設轉速值V0；其中，Y為攤鋪機發動機最大扭矩點的轉速值，Z為扭矩儲備在4％～6％時的攤鋪機發動機轉速值；當v＞7m/min時，V0＝Q+10×(v-7)+Y ②當v＜＝7m/min時，V0＝Q+Y； ③當v＞7m/min時，V0＝10×(v-7)+Z； ④當v＜＝7m/min時，V0＝Z ⑤最後控制器單元根據所得到的發動機預設轉速值對攤鋪機發動機進行調節，使攤鋪機的實際轉速等於預設轉速值，從而完成對攤鋪機發動機的控制。
「自動行駛檔」包括以下步驟(1)當攤鋪機處於無負載的行駛狀態時，由最高扭矩時發動機轉速值n0和發動機的調速率η得到發動機的轉速Y0，將攤鋪速度v與X0進行比較，其中X0為發動機轉速為Y0時攤鋪機的行走速度，當v＜X0m/min時，V0＝Y0；當v＞＝X0m/min，V0＝Y0+7×(v-22)；(2)當攤鋪機處於其他負載的行駛狀態時，v＜22m/min時，V0＝Z；v＞＝22m/min時，V0＝Z+3×(v-22)，其中Z為扭矩儲備在4％～6％時的攤鋪機發動機轉速值；參見圖3所示，在下列情況下，通過步進電機控制發動機油門向提速方向運動使空載提速40rpm。
1、在自動工作檔、無輸分料手動幹預時，對發動機轉速連續採樣20次，有10次以上低於1550rpm。
2、在自動工作檔、有輸分料手動幹預時，對發動機轉速連續採樣20次，有10次以上低於1500rpm。
3、在自動行駛檔時，對發動機轉速連續採樣20次，有10次以上低於1500rpm。
由於負載的增大，使發動機油門位置大於起始配置的空載轉速位置120rpm以上，對發動機轉速連續採樣3000次(約1分鐘)，如ABS(發動機實際轉速-設定速度)5％×設定速度的次數＝2500時，通過步進電機控制發動機油門向提速方向運動使空載降速40rpm。在行駛手柄回到中位時，控制發動機自動回怠速，以節省燃油。
工作流程參見圖4所示，首先通過面板上顯示器的操作按鍵輸入施工工藝參數攤鋪寬度、厚度，並確定工作模式(正常模式/經濟模式)；通過速度給定電位器給定攤鋪速度；啟動發動機後，在正常模式時，不管是工作擋還是行駛擋，發動機都將工作在2200rpm左右，其操作與原有系統完全一樣。在經濟模式下，行駛手柄離開中位後，系統將根據工作擋/行駛擋的不同，配置發動機的初始工作轉速，並通過步進電機控制調速齒杆使實際速度等於配置速度；之後，行走系統開始工作，並通過相應的控制機構將找平、輸料、分料、振搗、振動等實現聯動。在實際運行過程中，可以手動幹預發動機轉速，由於負載的過大波動造成發動機轉速波動太大時，系統會控制自動提速，當系統檢測到功率過剩時，系統會適當自動降速。當行駛手柄回到中位1分鐘後，系統控制發動機自動回到怠速位，之後可以手動幹預發動機轉速。
以一個實際操作具體實施例為例說明其工作原理。參見圖5所示，攤鋪機發動機的轉速信號通過RC6/9控制器單元的高速脈衝輸入點採集，油門步進電機的驅動由油門控制器完成，步進電機可以實現正向/反向運動實現油門位置的增大/減小。RC6/9控制器的一個PWM輸出點，控制油門控制器的脈衝步進端實現油門變化量的控制，一個開關量輸出點控制步進方向端實現正/反方向控制。油門位置的檢測是由步進電機上配帶的一個角度電位器的阻值變化轉化為電壓變化送到RC6/9的模擬量輸入端完成的。所有操縱信號通過操縱臺內另一個RC6/9控制器進行信號採集後通過CANBUS送往A1模塊進行控制。
在「經濟模式」/「工作檔」下，操作員需要在面板上輸入攤鋪厚度h、寬度b、速度v三個工藝參數，通過發動機空載轉速控制模型及每臺設備標定的發動機速度一油門位置曲線，確定了發動機的空載油門位置；如果沒有輸入工藝參數，默認值為0，此時將空載轉速默認為1800rpm。行駛手柄在中位時，發動機工作在怠速位；在行駛手柄推向「前進」位時，系統首先控制油門到達配置的位置上，之後按自動工作模式進行與行駛關聯的聯動作業。當由於外界擾動引起發動機轉速的波動低於某一扭矩儲備值時，通過發動機速度調節模型，系統能夠自動提高轉速；當擾動消除，功率再次出現富餘時同樣通過調節模型降低轉速。當手柄回到「中位」時，延時1min發動機自動回怠速。在「經濟模式」/「行駛檔」下，發動機的最低轉速確定為1500rpm，之後根據行走速度的要求調節油門位置提高轉速以實現系統速度調節要求。
權利要求
1.一種攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度、攤鋪寬度、攤鋪速度以及攤鋪生產率輸入控制器單元的發動機工作點配置單元中，控制器單元依此得到發動機預設轉速值，控制器單元根據所得到的發動機預設轉速值對攤鋪機發動機進行調節，從而使攤鋪機的實際轉速等於預設轉速值。
2.根據權利要求
1所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於所述發動機工作點配製單元的發動機轉速配置模型中自動工作檔包括以下步驟(1)將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度h、攤鋪寬度b以及攤鋪速度v代入下式①中得到預設攤鋪生產率Q；Q＝60×2.3×b×h×v ①(2)將步驟(1)中得到的預設攤鋪生產率Q與X進行比較，X為攤鋪機額定攤鋪生產率的40％～60％；當Q＞X時，根據攤鋪速度v，將Q代入式②或式③中得到發動機預設轉速值V0；當Q＜＝X時，根據攤鋪速度v，將Q代入式④或式⑤中得到發動機預設轉速值V0；其中，Y為攤鋪機發動機最大扭矩點的轉速值，Z為扭矩儲備在4％～6％時的攤鋪機發動機轉速值；當v＞7m/min時，V0＝Q+10×(v-7)+Y ②當v＜＝7m/min時，V0＝Q+Y； ③當v＞7m/min時，V0＝10×(v-7)+Z； ④當v＜＝7m/min時，V0＝Z ⑤。
3.根據權利要求
1或2所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於所述發動機工作點配置單元的發動機轉速配置模型中自動行駛檔包括以下步驟(1)當攤鋪機處於無負載的行駛狀態時，由最高扭矩時發動機轉速值n0和發動機的調速率η得到發動機的轉速Y0，將攤鋪速度v與X0進行比較，其中X0為發動機轉速為Y0時攤鋪機的行走速度，當v＜X0m/min時，V0＝Y0；當v＞＝X0m/min，V0＝Y0+7×(v-22)；(2)當攤鋪機處於其他負載的行駛狀態時，v＜22m/min時，V0＝Z；v＞＝22m/min時，V0＝Z+3×(v-22)，其中Z為扭矩儲備在4％～6％時的攤鋪機發動機轉速值。
4.根據權利要求
1或2所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於所述控制器單元通過直流電機驅動攤鋪機發動機的調節齒杆，實現對攤鋪機發動機的轉速控制，或者控制器單元直接對電噴式攤鋪機發動機進行控制。
5.根據權利要求
3所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於所述控制器單元通過直流電機驅動攤鋪機發動機的調節齒杆，實現對攤鋪機發動機的轉速控制，或者控制器單元直接對電噴式攤鋪機發動機進行控制。
6.根據權利要求
5所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於將攤鋪機發動機的油門位置信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。
7.根據權利要求
1或2所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於將攤鋪機發動機的實際轉速信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。
8.根據權利要求
6所述的攤鋪機的節能控制方法，其特徵在於將攤鋪機發動機的實際轉速信號傳送給控制器單元，控制器單元依此對攤鋪機發動機的轉速進行控制。
專利摘要
本發明公開了一種攤鋪機的節能控制方法，將攤鋪工作時的預設攤鋪厚度、攤鋪寬度、攤鋪速度輸入控制器單元的發動機工作點配置單元中，控制器單元依此得到發動機預設轉速值，控制器單元根據所得到的發動機預設轉速值對攤鋪機發動機進行調節，從而使攤鋪機的實際轉速等於預設轉速值。本發明是一種操作簡便、自動化程度高，能夠根據實際工況的變化實時調整發動機轉速，從而在保證作業性能的前提下既能提高整機效率，同時具備節能優點的攤鋪機的節能控制方法。
文檔編號G05D13/62GK1995543SQ200610136984
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日
發明者王動勤, 唐楚舒, 周巍 申請人:三一重工股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan