混凝土泵车泵送变速箱挡位自动控制研究.pdf

RM C ： M 紫 蓬 。 n 。 b 混凝 土泵车泵 送变速 箱挡位 自动控 制研 究 S t ud y o n Aut o m a t i c Ge a r Co nt r o l o f Ge a r bo x of Co nc r e t e Pum p Tr uc k 石培科 ， 朱经纬 ， 邓相红 SHI Pe i k e ， ZHU J i n g w ei ， DENG Xi a n g h on g 三 一 重 工 股 份 有 限 公 司 ，湖 南 长 沙 41 0 1 0 0 SANY Heav y I ndust r y CoLt d ，Ch angsha 41 01 00，Hunan Chi n a 【 摘 要 】 针 对 目前 混 凝 土 泵车 采 用 固定 挡 位进 行 泵 送 工作 的 现状 ， 提 出在 泵送 过 程 中根 据 负 载 大小 对 变 速箱 的挡 位进 行 自动 切换 ， 从 而选 择最 优 传 动 比的 方法 。通 过对 新 旧泵送 控制 方案进 行油 耗 对 比试 验 。试 验证 明 ， 新 方案在 泵 送量 为5 0 l O 0 B ,， 节 能效 果较 明显 ， 节 能达 1 1 。 【 Ab s t r a c t】Ac c o r d i n g t o t h e wo r k in g c o n d i t i o n o f u s in g o n e f ix e d g e a r t o p u mp i n g o f c o n c r e t e p u mp t r u c k ， t h e m et hod of usi ng opt i m al t r ansm i ssion r at i o w as pr opos ed， w hi ch by m eans of aut om a t i c al ly sw i t chi ng t r ansm i s si on i n t he pr oces s of pum pi n g depen d on t he l oad The com par a t i ve t es t s w er e c onduct ed w it h t he old w ays of pum ping c ont r ol The r esul t s show t hat t he ef f ec t of savi ng ener gy i s good w hen pum pi ng volum e r anges f r om 50t o 100 and t he m axi m aI sav J ng i s 1 1 【 关键 词 】 混凝 土 泵车 ； 变速 箱 ； 泵送 量 ； 节 能 【 K e y wo r d s】c o n c r e t e p u mp t r u c k ； g e a r b o x ； p u mp i n g v o l u me ； e n e r g y s a v i n g 中 图 分 类 号 ： U4 1 5 51 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 -0 3 3 X( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 8 4 -0 3 0 引 言 目前 ，混凝 土 泵 车普 遍采 用 变速 器 的 一个 固定 挡 位 进 行 泵送 工作 ， 部 分泵 车采 用 自动 挡 变速 箱 ， 但 仅 区 分泵 送 和 行 驶 两 种 模 式 采 用 变 速 器 的 直 接 挡 进 行 泵 送 工 作 的泵送 模 式 ， 变速器 的挡位 和 速 比是 相 关联 的 ， 在 挡位 一 定 的情况 下 ， 速 比也就 确 定 了。 采 用变 速箱 的直接 挡 进 行 泵送 工作 的泵送 模 式 发动 机 的输 出功率 和 转速 不 能 根 据 实际 工 况下 排 量 及 负载 的 变化 而 变 化 。在 进 行 泵 送 工作 时 ， 每 一 种工 况 下都 会 存在 一 个最 佳 的传 动 比 ， 本 文 将 分析 验证 一 种 自适 应控 制 系统 使 变速 箱 既可 以满足 系 统所 需 功 率和 转速 的要 求 也 可 以根 据 负载 的 情 况进 行 变 速箱 挡位 的 自动 切换 使 混凝 土 泵车 工作 在最 佳 的状 态 ， 从 而 达到 节 能 的 目的 1 泵 车 泵 送 系 统 工 作 组 成 及 原 理 普 通 混凝 土 泵 车泵 送 系统 如 图 1 所 示 ，包括 发 动机 、 变速 箱 、 分 动 箱 、 变量 泵和 液 压 缸 。 在 泵 送 的工作 模 式 下 ， 发动机H变速器H分动箱 H变量泵H液压缸 图 1泵 送 系 统 的 组 成 发动 机 通过 变速箱 的直 接挡 位 来带 动 分动 箱 ，在 分动 箱 的输 出轴 上驱 动 变量 泵 将机 械 能 转换 为液 压 能 。驱 动 液 压 缸 的往 复 运动 ， 实现 泵送 的功 能 。在 泵送 的过 程 中 ， 变 速 箱 的传 动 比始 终 保持 不 变 当负载 发 生 变化 时 发 动 机 的性 能 不能 得到 有 效 的发 挥 。 2 控 制 系 统 的 组 成 及 工 作 原 理 挡 位 自适 应 控 制 系 统 的 组 成 如 图 2 所 示 ， 在 控 制 系 统 中 ， 变速 箱 采 用 自动 变速 箱 ， 控 制 器 、 控 制模 块 和 发 动 机 控 制模 块 之 间通 过 c AN总 线相 连 通 过 行 驶 泵送 模 式 的 选 择信 号进 行 行驶 模 式和 泵送模 式 切换 。 当选 择 泵送 模 式 时 ， 控 制器 开 始采 集 泵送 模 式 下 的数据 ， 对 当前 的工作 情 况进 行 实时 分 析 计 算 出 当前 工 况 下所 需 的功 率 和 转 速 ， 与 系统 中保 存 的挡 位 功率 曲 线模 块 进 行 比较 ， 找 出 适 合 当前 工 况下 变 速箱 的最优 工 作 挡位 ，并通 过 C A N总 线 控 制 变速 箱 到最 优 的工 作挡 位 ：发 动机 控 制模 块 将 发 RM CM 。 。 转速 和 功率 的关 系 ， 并根 据 油耗 曲线 找 出 当前 工况 下 的 最优 挡 位 。通过 变速 箱 的控 制模 块对 变 速箱 的挡位 进 行 控 制 ，并把 发动 机 的 转速 和 功率 调 到适 合 当前 工 况 的状 态 。挡 位 控制 过程 如 图6 所 示 。 图6挡 位 控 制 流 程 5 试 验 方 法 和 结 果 5 1 试 验 方 法 为 了验 证 变速 箱挡 位 自适 应控 制 的节 能 效果 ，在 混 凝 土 泵 车输 送 管上 安装 可进 行 调节 的节流 弯 管 通 过调 节节 流 弯 管 上 节流 孔 的大 小来 调 节 泵 送 系 统 的压 力 ， 用 泵车 打 水试 验 来模 拟 实际 工 况 _5 _。用称 重 的 方法 ， 将 泵 车 的底 盘 发动 机 与油 箱相 连 的进 、 回油 管 接入 J , E h 桶 内 ， 将 桶 放 在 电 子 称 上 面 ， 测 试 泵 车 在 不 同 泵 送 量 下 每 运 行 1 0 mi n 消耗 的油量 ， 如 图7 所 示 。 图7节 能 油 耗 试 验 5 2 试 验 结 果 及 分 析 设 定好 泵 送量 后调 节 节 流孔 的大小 ， 使在 新 、 旧两 种 控制 方案 下泵送 系统 的压 力 相 同 测得 两 种 方案 的油 耗 曲 线 如 图 8 所 示 。 O 0 口 0 目 0 二 】 0 0 0 0 泵送 排 量， 图8新 IB控 制 方 案 的 油 耗 对 比 对 两种 方 案 的油耗 曲线 进行 最 J -乘 法 的多 项式 拟 合 得 函 数 y o = 3 3 4 7 6 x L6 4 3 2 9 x + 4 3 4 1 x - O 5 4 7 7 ( 6) y = 4 3 71 4 x 3 _8 2 5 4 3 x + 5 2 41 4 x o 6 8 3 6 ( 7) 式 中 ： y 旧控 制 方案 下 的油 耗 ； y 新 控 制 方案 下 的油 耗 ； 不 同 工 况 下 的 泵 送 排 量 。 通过 图8 可 以看 出 ： 当排 量 范 围 为5 0 1 0 0 时 ， 在 新 控 制 方 案下 系统 的节 能效 果 比较 明显 ，尤其 当泵送 排 量 为8 o n ,-,- ， 在 新控 制 方 案下 系统 可 节油 1 l 。 6 结 语 ( 1 )通 过 应 用 自动 挡 变 速 箱 改 变 了 以往 固定 挡 位 泵 送 的 方式 实现 了泵 送状 态 自动 换 挡 的 多挡位 控 制 。 ( 2 )根据 在 泵送 模式 下 采集 到 的泵送 数 据 ， 得 到具体 工 况下所 需 要 的功率 区间 。 结合 变速 箱在 不 同挡位 下 的功 率 曲线 调 整 变速箱 的工作 挡位 和发动 机 的工作 转速 。 ( 3 )通 过 变 速 箱 挡位 的 自适 应 控 制 ， 可 充 分 利 用 发 动机 的 性能 ， 实现 系 统 的节 能 ， 节 油率 可 达 l l 。 参考 文 献 ： 1 曾育平 ， 曾发林 ， 王超 ， 等 混凝 土泵车 节能控 制方法研 究L J 工程机械 ， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 4 ) ： 2 0 2 4 2 刘 钊 ， 雷星 宇， 关景泰 变速 箱半 自动换挡 电子控制 系统开发 L J 筑路机械与施工机械 化， 2 0 0 3 ， 2 0 ( 1 ) ： 2 3 2 4 3 王文红 ， 秦艳 混凝土输送 泵车液压 系统设计 L J 机械 ， 2 0 1 0 ， 3 7 ( 1 0 ) ： 5 6 5 8 ， 6 8 4 李仲 兴， 王中旭 ， 江 洪， 等 混凝土泵车动 力系统功 率节能匹配 的研究 1 机械设计与制造 ， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 7 6 7 8 5 揭琳锋 ， 李悦 ， 刘洪庆， 等 混凝土 泵车 泵送作 业节能控 制策略 I 工程机械， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 1 2 ) ： 2 0 2 3 收 稿 日期 ： 2 01 2-1 0- 28 责 任 编 辑 ： 袁 宝 燕