專利名稱：一種土壤壓實機及其牽引控制系統(tǒng)的制作方法
背景技術：
本發(fā)明總體涉及移動式土壤壓實機，更具體而言，涉及壓實機中的牽引控制系統(tǒng)。
先有技術的土壤壓實機具有閉環(huán)式并行回路的牽引系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位于機器后部帶有輪胎的橫軸以及在機器前部驅(qū)動的鋼制壓輥組成。橫軸由裝配在其差速機殼的高速液壓馬達驅(qū)動。該橫軸具有不自轉(zhuǎn)的差動裝置，可防止一個輪胎空轉(zhuǎn)而使另一輪胎失去動力的情況發(fā)生；兩個輪胎共同驅(qū)動壓實機。壓輥可由具有高速低轉(zhuǎn)矩輸入的液壓馬達或低速高轉(zhuǎn)矩液壓馬達的變速箱驅(qū)動。在此系統(tǒng)中，如果輪胎或壓輥中的任一者因與地面摩擦力不足而空轉(zhuǎn)，則另一驅(qū)動組件基本上失去動力，因為此時液壓泵輸出的液流將沿阻力最小的路徑流向旋轉(zhuǎn)組件。此種情況發(fā)生時系統(tǒng)中的液體壓力進一步降低，從而限制了整機的性能。
目前高質(zhì)量解決該問題的系統(tǒng)是一種牽引閥或稱液壓分流/并流器。此部件將流出或返回液壓泵的液流分為前、后液流，每個液流都流向具體的驅(qū)動組件以便給它以動力，從而阻止全部流體流向單一旋轉(zhuǎn)部件。該系統(tǒng)的問題除了系統(tǒng)環(huán)路中前后組件回路間的壓降外，還有因部件中內(nèi)部裝閥及控制方法引起的系統(tǒng)發(fā)熱。另外，某些分流系統(tǒng)僅在操作者操作一個開關時才工作，在這些情況下車輪或壓輥通常已經(jīng)移動了一定量的土壤，而這又增大了壓實機需駛過的實際坡度。因此這種操作相對于功能需要的滯后也是該系統(tǒng)的一個缺點。
上述為現(xiàn)有壓實機的種種局限性。因此提供用來克服上述一種或多種局限性的方案是明顯有益的。以下將提供一種適合的方案，其特征在下主更加充分公開。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面提供了一種土壤壓實機，它包括用于支承壓實機后部的牽引裝置，該牽引裝置安裝在旋轉(zhuǎn)式連接到第一橫軸的一對輪胎上，用于壓實物料的壓輥裝置，它包括一個安裝在平行于第一橫軸的第二橫軸上的轉(zhuǎn)動壓輥，該壓輥裝置與牽引裝置相互連接；用于推動壓實機的閉環(huán)式并行液壓回路裝置，該液壓回路裝置包括使輪胎轉(zhuǎn)動的第一液壓馬達裝置和使壓輥轉(zhuǎn)動的第二液壓馬達裝置，該第一液壓馬達裝置包括用于改變由其施加的扭矩的電子扭矩控制裝置，該第二液壓馬達裝置也包括用于改變由其施加的扭矩的電子扭矩控制裝置；用于控制液壓回路裝置的牽引控制裝置，以便有選擇地獨立改變第一和第二液壓馬達的轉(zhuǎn)速，由此將輪胎與壓輥的轉(zhuǎn)速比控制在預定比值內(nèi)。
結(jié)合附圖考慮以下對本發(fā)明的詳細描述將更加理解上述及其它方面。
附圖簡述

圖1為本發(fā)明壓實機的局部剖面?zhèn)纫暿疽鈭D；圖2為本發(fā)明壓實機的局部剖面俯視示意圖；圖3為本發(fā)明的電路圖；以及圖4為本發(fā)明中閉環(huán)式并行回路牽引系統(tǒng)的液壓回路圖。
優(yōu)選實施方案詳述圖1與圖2為一種土壤壓實機1，可為振動型或非振動型。壓實機1包括后牽引部分3和前壓輥部分5。后牽引部分3安裝于一對可轉(zhuǎn)動的充氣輪胎7上，兩輪胎7按慣例由第一橫軸9相互聯(lián)接。壓輥部分5包括一個平面的可轉(zhuǎn)動的鋼制壓輥15用于壓實物料。壓輥15安裝在壓輥框架17上，框架17由一對平行側(cè)架19及分別與之連接的一對前后平行架21、23組成。壓輥15轉(zhuǎn)動式地安裝在第二橫軸25上，第二橫軸25按慣例與第一橫軸9平行。本發(fā)明中壓輥17用常規(guī)的鉸接頭20連接到牽引部分3。正如眾所周知的那樣，當駕駛員操縱方向盤22時，鉸接頭20可使壓實機1實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。鉸接頭20為選用件，因為本發(fā)明中壓實機的壓輥部分5與牽引部分3可為剛性聯(lián)接。
裝在壓實機1上的是用于推動壓實機1的一種閉環(huán)式并行液壓回路裝置。該液壓回路裝置包括使輪胎7轉(zhuǎn)動的第一液壓馬達32。第一馬達32包括一個常規(guī)的電子轉(zhuǎn)矩控制裝置34(圖1)，用于改變由馬達32施加的轉(zhuǎn)矩。通過操縱馬達32內(nèi)部的“旋轉(zhuǎn)斜盤”可以改變馬達32的排液量，從而實現(xiàn)馬達32對轉(zhuǎn)矩的控制?；蛘撸部蛇x用一個通過控制馬達內(nèi)部的液壓來控制轉(zhuǎn)矩的馬達。眾所周知，改變由馬達32施加的轉(zhuǎn)矩也就改變了輪胎7的轉(zhuǎn)速。
液壓回路裝置還包括用于使壓輥15轉(zhuǎn)動的第二液壓馬達36。第二馬達36包括一個常規(guī)的電子轉(zhuǎn)矩控制裝置38，用于改變由馬達36施加的轉(zhuǎn)矩。通過操縱馬達36內(nèi)部的“旋轉(zhuǎn)斜盤”，可以改變馬達36的排液量，從而實現(xiàn)馬達36對轉(zhuǎn)矩的控制。或者，也可以選用一個通過控制馬達內(nèi)部的液壓來控制轉(zhuǎn)矩的馬達。眾所周知，改變由馬達36施加的轉(zhuǎn)矩也就改變了壓輥15的轉(zhuǎn)速。
液壓回路裝置還包括一種牽引控制裝置40(圖1)，它控制液壓回路裝置有選擇地獨立改變馬達32、36的轉(zhuǎn)速，由此使輪胎和壓輥的轉(zhuǎn)速保持在相互預定的比值內(nèi)。我們建議針對驅(qū)動部件的固定比值有5％的浮動率。然而，此比值會因機器狀況、被壓材料類型及馬達32、36的種類不同而略有變動。牽引控制裝置40將該轉(zhuǎn)速比值輸入下面將提及的微控制器42中以定制壓實機1的性能。
牽引控制裝置40利用通常裝備在馬達32上的第一轉(zhuǎn)速傳感裝置44。牽引控制裝置40還利用通常裝備在馬達36上的第二轉(zhuǎn)速傳感裝置46。馬達32的轉(zhuǎn)速傳感裝置44檢測馬達32的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生與其成比例的第一電信號。馬達36的轉(zhuǎn)速傳感裝置46檢測馬達36的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生與其成比例的第二電信號。
微控制器42與馬達32、36的轉(zhuǎn)速傳感裝置電連接(如圖1中48及圖4所示)，并對其發(fā)出的第一和第二電信號做出響應。微控制器42接受表示馬達32、36轉(zhuǎn)速的第一和第二電信號并將二者做以比較。當輪胎與壓輥都處于牽引狀態(tài)且馬達32、36的轉(zhuǎn)速處于預定比值時，微控制器不引起對馬達32、36的任何動作。
眾所周知，在用于壓實機的閉環(huán)式并行液壓回路中，當輪胎和壓輥中任一者發(fā)生打滑時，打滑部件的轉(zhuǎn)速提高。微控制器42會檢測出此時兩者的轉(zhuǎn)速比超出了預定范圍，并立即降低由馬達32或36向打滑部件施加的轉(zhuǎn)矩，直至轉(zhuǎn)速比恢復到該范圍之內(nèi)。
下面描述另一個實施方案，它包括一種地面坡度傳感裝置50(見圖1)，用來防止我們稱之為“輪跳”(“tire hop”)的情況。當壓實機1位于斜坡上、其中輪胎7升至高于壓輥15時，發(fā)生輪跳。當壓實機1在此種方位下駛上斜坡時，由于輪胎7所承受的輕重量，將發(fā)生跳動和間歇性打滑。當壓實機1駛下斜坡或壓輥15高于輪胎7時，則不會發(fā)生輪跳。
坡度傳感裝置50產(chǎn)生第三個電信號，以指示何時輪胎7高于壓輥15。與該斜坡傳感裝置50電連接的微控制器42對第三電信號作出響應。微控制器42發(fā)出信號至馬達32，以即刻降低由馬達32施加至輪胎7上的轉(zhuǎn)矩，從而降低輪胎7的轉(zhuǎn)速，而這將使輪胎7與壓輥15的轉(zhuǎn)速比超出預定的范圍。于是微控制器42發(fā)出信號至馬達36，以立即降低由馬達36施加至壓輥15的轉(zhuǎn)矩，從而降低壓輥15的轉(zhuǎn)速，這使輪胎7與壓輥15的轉(zhuǎn)速比恢復到預定范圍內(nèi)。
在操作中，本發(fā)明使用牽引驅(qū)動控制系統(tǒng)40，它通過監(jiān)控并調(diào)節(jié)各驅(qū)動部件的牽引力使之適合不同地面狀況，使機器不論在何種地面條件下都能達到最大的牽引能力。該過程通過分別對前后驅(qū)動部件7、15進行監(jiān)控來完成，并且當檢測出打滑現(xiàn)象時，控制系統(tǒng)40將降低在打滑部件上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，而使另一驅(qū)動部件能繼續(xù)驅(qū)動，同時第一部件以可傳向地面而不致打滑的牽引力驅(qū)動。
轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)44、46分別監(jiān)控前后驅(qū)動部件7、15的相對轉(zhuǎn)速，并檢測出其中首先發(fā)生打滑的一個部件。此種情況下控制系統(tǒng)40將降低馬達的排量或液壓，由此將該打滑部件的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩降低到剛好在發(fā)生滑動之前的那一點，因此使該部件保有最大牽引力。這一作用時間非常重要，以免打滑部件長時間空轉(zhuǎn)而在地面上形成凹坑，這比空轉(zhuǎn)前的斜坡更難于通過。
本發(fā)明同樣適用于以第二個壓輥15替代輪胎7的機型。
對微控制器42，優(yōu)先選用由Sauer Sundstrand公司提供的“DC2微控制器”(“DC2 Microcontroller”)，它在1993年3月的產(chǎn)品目錄中標號為BLN 95-9041-3。
對馬達32，36優(yōu)先選用由Sauer Sundstrand公司提供的“帶有電控排量功能與霍爾效應轉(zhuǎn)速傳感器的51系列馬達”(“Series 51 MotorsWith Electric Displacement Controls and a Hall Effect Speed Pick-up”)。馬達32在Sauer Sundstrand公司的產(chǎn)品標號為51-V-060-A-S1-N-EP-A5-J-Y-A6-NNS-015-AA-20-20-00。馬達36在Sauer Sundstrand公司的產(chǎn)品標號為51-V-060-R-D1-C-EP-A5-J-Y-A6-NNS-015-AA-20-20-00。
對坡度傳感器50優(yōu)先選用Sauer Sundstrand公司提供的器件，其型號為MCX106A。
權利要求
1.一種土壤壓實機，它包括a.用于支承該壓實機后部的牽引裝置，該牽引裝置安裝于一對可轉(zhuǎn)動連接于第一橫軸的輪胎上；b.用于壓實物料的壓輥裝置，它包括一個可轉(zhuǎn)動壓輥，該壓輥安裝在與第一橫軸平行的第二橫軸上，該壓輥裝置與前述牽引裝置連接；c.用于推動該壓實機的閉環(huán)式并行液壓回路裝置，該液壓回路裝置包括(I)用于使輪胎轉(zhuǎn)動的第一液壓馬達裝置，該第一馬達裝置包括一個電子轉(zhuǎn)矩控制裝置，用于改變由該第一馬達裝置施加的轉(zhuǎn)矩；和(II)用于使壓輥轉(zhuǎn)動的第二液壓馬達裝置，該第二液壓馬達裝置包括一個電子轉(zhuǎn)矩控制裝置，用于改變由第二液壓馬達裝置施加的轉(zhuǎn)矩；以及d.牽引控制裝置，用于控制液壓回路裝置，以便有選擇地獨立調(diào)節(jié)第一和第二液壓馬達，使輪胎與壓輥的轉(zhuǎn)速控制在相互預定比值的范圍內(nèi)。
2.權利要求1的土壤壓實機，其特征在于，所述的牽引控制裝置還包括a.第一速度傳感裝置，用于檢測第一液壓馬達的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生與之成比例的第一電信號；b.第二速度傳感裝置，用于檢測第二液壓馬達的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生與之成比例的第二電信號；c.微控制器裝置，它與第一和第二速度傳感裝置電連接，對第一和第二電信號做出響應，從而有選擇地改變第一和第二液壓馬達的轉(zhuǎn)矩，由此輪胎與壓輥的轉(zhuǎn)速被控制在相互預定比值的范圍內(nèi)。
3.權利要求2的土壤壓實機，其特征在于，所述預定比值帶有5％的浮動率。
4.權利要求2的土壤壓實機，其特征在于，所述第一和第二馬達上的電子轉(zhuǎn)矩控制裝置各包括通過改變馬達排液量而改變其轉(zhuǎn)矩的裝置。
5.權利要求2的土壤壓實機，其特征在于，所述第一和第二馬達上的電子轉(zhuǎn)矩控制裝置各包括通過改變馬達液壓而改變其轉(zhuǎn)矩的裝置。
6.權利要求4的土壤壓實機，它還包括a.坡度傳感裝置，用于檢測何時該壓實機位于斜坡、其中壓輥升至高于輪胎，反之亦然；b.用于產(chǎn)生第三電信號和第四電信號的裝置，該第三電信號指示何時壓輥升至高于輪胎，該第四電信號指示何時壓輥降至低于輪胎；以及c.微控制器裝置，它與前述坡度傳感裝置電連接并響應于第三和第四電信號，從而有選擇地改變第一和第二液壓馬達的轉(zhuǎn)矩，由此將第一馬達裝置施加的轉(zhuǎn)矩降至一預定值以控制輪胎轉(zhuǎn)速并使輪胎能與斜面保持接觸，同時也調(diào)節(jié)第二馬達裝置施加的轉(zhuǎn)矩而使壓輥轉(zhuǎn)速與輪胎轉(zhuǎn)速保持在相互預定比值內(nèi)。
7.權利要求1的土壤壓實機，其特征在于，所述壓輥裝置與牽引裝置用鉸接頭連接。
全文摘要
一種土壤壓實機,它由液壓回路驅(qū)動,該液壓回路包括驅(qū)動壓輥(15)的第一液壓馬達(36)和驅(qū)動安裝在輪胎(7)上的牽引件的第二液壓馬達(32),其帶有的牽引控制系統(tǒng)包括位于各液壓馬達(36,32)上的馬達轉(zhuǎn)速傳感裝置(44,46)。速度傳感裝置(44,46)將電信號傳送至微控制器(42),它對輪胎(7)或壓輥(15)的速度進行比較和改變,以保持兩者之間的預定比值,由此保持兩部件的牽引。
文檔編號B60K17/356GK1198713SQ96197330
公開日1998年11月11日 申請日期1996年9月23日 優(yōu)先權日1995年9月29日
發(fā)明者S·K·雅特斯, E·D·馬加爾斯基 申請人:英格索爾-蘭德公司