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  履带运输车电气系统

  随着国内风电产业的飞速发展,风电设备吊装所用起重机单机额定起重量也越来越大,同时对吊装风电设备用起重机的重载型运输工具需求也越来越大。但目前承担滩涂运输的运载工具仍以民用拖拉机为主,偶尔也有专业的运载工具使用 , 如 中 国 一 拖 集 团 有 限 公 司 生 产 的 东 方红-120R 履带式运输车,但是该履带式平板运输车并不是为风电滩涂区域专门设计,而是一种滩涂、沙漠、低湿地等条件下通用的运载工具,且该车控制为液压控制方式,也严重不能满足大型风电设备运输的要求。因此,迫切需要专门设计一种新型的、适用于滩涂地区的重载运输工具。根据市场实际需求,本文提出一种新型履带式运输车辆,采用全闭式液压系统,利用电液控制方式,采用先进控制理论,实现节能降噪、环保的目的。本文将简要分析履带运输车的电气控制系统。
履带运输车电气系统
  1 输车电气系统构成

  履带运输车主要作业于近海潮间带,用作近海系列风力发电机组基础施工设备、安装设备的运输。履带运输车电控系统主要包括以下几个部分:动力系统控制;液压系统控制;人机界面 (HMI);辅助电器控制。上述四部分中动力系统控制、液压系统控制为电控系统设计的重点。除去人机界面外,其余部分都由检测元件、控制部件、指令输入设备和最终执行部件组成。系统经由CAN总线进行通信,如图1所示。在满足设计要求的基础上,硬件连接线路越简单、控制器之间的通讯越少越好。这在客观上要求线路中的接插件要合理布置,兼顾安装和维修的方便性。所有控制器都放置于主驾驶室电气柜内,布置多个分线盒,实现了集中——分散——集中的分布方式,线路简单明了,便于布置。

  2 动机控制

  发动机与变量泵功率匹配控制控制包括 2 个基本方面:(1) 负载适应模式控制,其作用是根据作业工况负荷变化选择发动机功率模式,通过负荷感应的智能化控制,使发动机输出功率按照负荷实际消耗功率匹配输出;(2) 发动机极限功率模式控制,作用是当发动机处于极限功率时,智能调节泵的排量,改变外界负载使之适应发动机的功率,防止因外界负荷变化而改变发动机转速,使系统始终工作在最佳工作点附近,进而稳定发动机工作转速,防止发动机转速下降过快而熄火,保证系统节能。
履带运输车电气系统
  1)负载适应模式

  所谓负载适应模式,就是改变发动机的功率来适应外界负载的要求,满足使用性能。负载适应模式是一种开环控制方式,控制器将检测到的负载信号发送给发动机 ECU,根据外界负载计算所需发动机功率,进而控制发动机喷油调节机构,改变喷油量,从而实现发动机对外输出功率的改变,适应负载的需求,其原理如图3所示。通常而言,负载检测可通过两种途径来实现:一是检测电控操作手柄的动作,再根据手柄动作识别负载的大小;二是检测液压泵的出口压力,进而判断出此时的负载情况。本文所提及的履带运输车综合应用了上述两种负载检测方式。

  2)极限功率模式

  极限功率模式控制是一种自动调节变量泵排量的智能控制技术,其基本原理是:当变量泵的吸收功率大于发动机的输出功率时,控制器自动降低变量泵的吸收功率,保护发动机不过载,使发动机工作在一个较好的工况下。

  极限功率控制主要由两部分组成:判断泵的吸收功率PP是否大于发动机的输出功率PE,即PP>PE是否成立;当PP>PE时,快速减小泵的排量,降低泵的吸收功率,使发动机回到正常转速区域内。极限功率控制模式中,若系统判断出泵吸收功率 PP大于发动机输出功率 PE,需要进行调节后,系统迅速做出响应,降低变量泵的排量,使发动机转速回到允许的转速范围内。调节方式一般采用PID调节方式。
履带运输车电气系统
  3 压系统控制及差速转向模式

  与传统的履带运输车辆转向时桥转向离合器(制动器),改变快慢侧驱动轮上的驱动扭矩,使两侧履带产生不同的驱动力,从而形成转向力矩来实现转向的“差力转向模式”相比,本文所提及的履带式运输车采用了“差速”转向模式。“差速”转向的基本工作原理是:通过不同开度的手柄,分别控制左右两侧履带的速度,因左右两侧行走速度不同,形成相对速度差,与地面相对滑移过程中实现了转向的功能。控制两手柄的不同开度,理论上可实现转向半径大小的无极改变。。