电液技术在混凝土搅拌运输车上的应用

[摘　要]介绍了通过对TM 系统的改进，在混凝土搅拌运输车手动油门发动机的底盘上，实现液压油泵排量及发动机油门的双重电控操纵，从而提高了混凝土搅拌运输车操纵控制系统的可靠性和安全性，同时使操作更加灵活方便。
[关键词]混凝土搅拌运输车；底盘；电控油门；手动油门；比例控制；拌筒恒速

1　系统简介

    国内很少生产带电控油门发动机的混凝土搅拌运输车底盘, 因而针对电控油门发动机开发的电液比例控制系统并不能在实际中得到应用。

    传统的砼搅拌运输车操纵控制系统主要采用软轴控制器、机械连杆加软轴操纵控制系统，结构复杂，工作可靠性差，各联结紧固件容易松动。另外,这些操作系统都不能精确地控制搅拌筒的转速，特别是在运输过程中容易造成发动机功率过多损耗而降低汽车底盘的行驶性能。

    为了提高砼搅拌运输车操纵控制系统的可靠性、安全性，同时为了操作更加灵活方便，一种新型电液控砼搅拌运输车操纵系统将被推广使用。此系统主要有R E X O C H 公司开发的A4VTG EP系统和S A U E R 公司开发的T M 系统。该操纵控制系统对汽车底盘的要求是发动机油门控制必须采用电子调速器，即电控油门。

    电控油门方式在进口底盘已被广泛应用，特别是排放达到欧洲Ⅱ号标准的发动机基本上采用电控油门，但国内却很少生产这种底盘, 而且近阶段大量推广也不太可能（尽管SAUER 公司也开发出了用于手动油门的电控系统，但只是通过液压系统的局部调速，而发动机油门仍采用机械操纵，这样的唯一好处是能保证拌筒的恒速，但并不能给使用者带来真正意义上的方便）。如果仅仅依赖液压系统的自动调速，那么调速范围太小；而另一种方案，液压系统采用电液比例调节，油门采用机械调节，该方式不能充分发挥系统的优越性,同时也给操纵带来麻烦，也很难推广应用。怎样能在手动门的发动机底盘上实现液压油泵排量及发动机油门双重电控？笔者经过反复琢磨、实践，证明以下改进是非常有效的。

    现以S A U E R 公司的T M 电控系统为例来说明对这种新型的砼搅拌运输车控制系统的改进。从TMMP089 电控比例控制专用泵的控制油路引出油压为3.5MPa 的压力油作为动力源，在原有的闭式系统基础上增加一套比例控制系统（比例换向阀4 W E 6 E - 1 2 4 N J 、液压缸Y G X 2 0 - F A -T），通过比例换向阀控制液压油缸控制发动机的油门拉杆，这样便实现发动机油门的电液比例控制（图1），与液压泵排量的比例控制相结合，便可实现马达转速的闭环控制。这里的关键是从TMMP089 泵取油，严格的说是不允许的，但由于执行元件是活塞杆直径只有20mm、行程只有40mm 的微型油缸,因此对控制油泵的影响是很小的，实践证明也是这样的。

 
2　工作原理

    砼搅拌运输车电控制器有驾驶室控制器和遥控器两种方式。电控制器装有专用的控制模块，控制线连接属于机械固定接触式，性能安全可靠。控制器旋钮的每挡位置都对应着搅拌筒的转速和旋向。每挡位都对应一个电流设定值，通过操作旋钮传给泵的电磁阀，一个对应的控制压力就会在伺服活塞腔内建立，从而推动伺服活塞并调整斜盘角度以控制油泵的几何排量，根据泵的输入速度变化而输入的泵流量决定了马达的输出转速，即减速箱的输入转速。为了达到拌筒的恒速要求，减速箱的速度传感器记录下的实际速度作为一个反馈变量传给控制器，在控制器内基于设定值比较和调整实际值，直到两个速度值相同，从而使液压泵输出流量被控制在恒定值。

    另外，本控制器可以对发动机进行控制以调整液压泵的输入转速，同时装有发动机急停按钮，以保证砼搅拌运输车的工作安全可靠。

3　系统优点

    该系统实现了真正意义上的电控，给使用者带来方便。这种新型操纵控制系统的砼搅拌运输车在方圆集团专用汽车厂已试制成功，经过近两年的实际应用，性能稳定、可靠，市场开始逐渐接受，其大量推广应用已成为可能。

    这种新型的操纵控制系统主要采用电液控制元件，对搅拌筒的转速进行调整控制，通过闭环系统可实现精确恒速控制，由此带来下列好处。

    1）车辆在运输过程中搅拌筒不随发动机转速－负载的变化而变化，可稳定工作在设定的低转速下（图2），大大降低了能耗。 

    2）因搅拌筒转速恒定，系统压力平稳，延长了传动元件（泵－马达减速器）的寿命，提高了系统的可靠性且筒体磨损小，延长了其使用寿命。

    3）搅拌筒低速稳定工作，降低了噪声辐射，避免了骨料破碎、离析，提高了砼的质量，且采用恒速控制可延伸输送距离，相应扩大了用户群。

    4）精确的恒速控制便于计量和科学管理。

    5）因搅拌筒低速稳定工作，提高了司机对车辆在加减速过程中的可控性和舒适性，有利于防止事故发生。

    6）驾驶室控制器和远程控制器面板设计相同，功能近似。面板上无任何字符、数值，用图案表达旋转方向，用指示条宽窄表达速度快慢，简单易懂。

    7）系统面板上的分级旋纽开关使得精确计量和产品质量控制成为可能。分级旋纽开关结合闭环速度控制，重复性好。

    该系统的最大优点是在手动油门发动机底盘实现砼搅拌运输车拌筒的电控操纵。且成本增加很少（比例阀、小液压缸各一个加几根油管，成本仅数百元），生产厂家及用户均能接受。