工程机械开题报告.doc

重庆交通大学二O一二届毕业设计（论文）开题报告开题报告1.课题研究的目的，意义近几年，我国经济取得了突飞猛进的发展，同时我国公路建设事业特别是高等级公路建设事业也进入一个新的发展时期。其中沥青路面以具有经济效益好，资源充沛 及对水文地理环境的适应性好等优点，而被全国各省市所重视。到 2010 年底，我国公路网总里程达到3984万公里，五年新增 639万公里。其中，高速公路由“十五” 期末的 41万公里发展到 74 万公里，五年新增 33 万公里，居世界第二位。按照国务院公布的高速公路网发展规划，中国正在全力以赴地加快国家高速公路网主骨架建设。 新路网由7条首都放射线、 条南北纵向线和18条东西横向线组成，9简称为“7918网”，预计“十二五”末，能基本建成。届时，中国高速公路通车总里程将有望达10万公里，超过美国跃居世界第一。公路建设的快速发展必将促进公路施工机械化的发展，在高速公路的施工中，由于沥青路面具有行车性能平稳，舒适，噪声小，经久耐用，易于维护等特点，所以在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。沥青混凝土摊铺机是将沥青混合料搅拌设备搅拌合格的沥青混合料铺筑成路面的专用设备，它直接影响着摊铺路面的平整度和密实度等，从而影响路面质量和寿命。 摊铺机控制系统是摊铺机主要工作装置之一，沥青摊铺机控制系统的控制水平高低直接影响的摊铺的质量。与国外相比，国内工程机械生产厂家在沥青混凝土摊铺机 全液压动力系统匹配方面所做的研究工作不多，尤其在控制技术方面几乎处于空白，导致国内引进生产或自行生产的产品在液压和控制关键技术方面全部依赖进口，在技术上的差距越来越大。基于目前现状，国家已启动863计划项目集群智能化工程机械， 追踪国外先进技术，开展提升摊铺机技术的研究与开发工作。 本课题将对沥青混凝土摊铺机工作装置液压系统进行研究，本文从摊铺机的总体机构出发，通过对摊铺机的基本结构和工作原理分析，完成沥青混凝土摊铺机工作装置液压控制系统的设计。2.本课题的发展历史沥青混凝土摊铺机是进行沥青混合料摊铺作业的主要机械设备，它用来将拌制好的混合料按照路面的形状和厚度均匀的摊铺在已经修筑好的路基或路面基层上，并给以初步的振捣压实和整平，形成满足一定厚度、宽度、平整度和密实度要求的基层或面层。在沥青面层机械化施工中，沥青混凝土摊铺机是不可缺少的机种之一，广泛用于与公路、城市道路、码头和大型停机场的沥青混凝土摊铺机作业中。 在20世纪30年代之前，沥青摊铺机尚未出现，各种类型的沥青路面铺设主要有人工来完成，当时沥青混合料主要用于城市道路建设，铺设时需要大量劳动力，质量难以保证。 1931年圣路易斯道路展览会上首次展出了由美国 Barber-Greene 公司研制的沥青混凝土摊铺设备。该机使用螺旋输送机摊平混合料，用 20 英尺宽刮板对道路进行刮平，机器在预先铺设的轨道上，有一台路拌设备牵引。其后机器经改进，有原来的牵引式改为自行式。1933年，Barber-Greene公司对摊铺机技术作了进一步改进，生产出了具有现代雏形的摊铺机，该机由两大部分组成：牵引装置和熨平装置。 直到20世纪50年代， Barber-Greene公司先后生产出了 BG-79 型（1934 年）BG879 、 型（1936 年） 、BG879-A 型(1940 年)摊铺机，这一时期该公司的摊铺机成为世界上各生产厂家参考的标准机型。 进入 20 世纪 60 年代，由于液压技术及机电液一体化技术的应用，自动找平系统在摊铺机上逐渐普及，液压驱动工作装置如熨平板的振动系统、振捣梁的振捣系统和刮板输料系统等得到应用，但液压驱动行走系统才刚刚起步，机械传动仍占主导地位。 进入20世纪80年代，随着液压技术及电子控制技术的不断发展，全液压驱动的履带式摊铺机、轮胎式摊铺机得到了广泛的应用。1987年，交通部西安筑路机械厂与交通部公路科研所合作，引进了德国 DYDAPACHOSE公司的摊铺机制造技术，分别研制出摊铺机宽度为312m 的摊铺机。之后徐州工程机械厂和陕西建筑机械厂先后从德国 VGELE 公司和 ABG 公司引进了国外高性能大型摊铺机制造技术，形成了批量生产能力，摊铺机生产数量、规格、种类、功能都在急剧增加，整机的技术性能得到了普遍提高。这一时期工作装置的控制以电开关量为主，行驶控制以模拟电路控制为主，自动找平控制技术的研究和应用进一步深入。 现代科学技术向传统产业部门的渗透和应用是当代新技术的重要特征和组成部分。机电液一体化技术的发展正是反映当代新技术革命这种大趋势的典型代表，它集中体现了现代科学技术对传统机械产品的渗透改造。先进的筑造养路机械集机、电、液等当代高新技术于一体，液压传动元件和技术是工程机械的主要特点，电子控制是工程机械技术创新的主流，它在很多程度上体现和决定了车辆的整机性能。3.本课题的研究现状 早期摊铺机行驶控制控制采用的是手动操作，即利用手动可控阀控制变量泵和变量马达的排量，达到控制行驶速度的目的。由于手动操作不能保证速度的精确控制，无论在提高摊铺的作用质量上，还是在简化操作、降低驾驶员劳动强度上都无法得到满足。随着机电液一体化技术的发展，逐渐出现了摊铺机的行驶电控技术， 即以电液（磁）伺服阀或比例阀代替原来的手动操作阀。从而利用电子技术和测试技术设计一套系统实现对伺服阀或比例阀的控制，最终控制摊铺机的行驶速度。 在摊铺机行驶电控技术的发展中，出现了两种类型的系统：模拟式电控系统和数字式电控系统。模拟式电控系统出现于20世纪80年代，此类系统以模拟电路为主，结构简单、成本低廉，但其控制不够精确且系统工作不太稳定，多用于前期的产品及适宜修筑低等级路面的摊铺机中。进入 20 世纪 90 年代后，出现了数字电路为主的电子式电控系统，此类系统结构较为复杂，成本与前者相比也较高，但操作方便、控制精确且工作稳定可靠，不易受外界环境的影响，因此在大型高性能摊铺机中得到广泛应用，成为目前的主流方向。 在摊铺机的功率匹配理论的研究中有两个假设，一是摊铺机摊铺速度不变；二是物料的供给量很定不变。在这二个假设的基础上，对浮动熨平板进行受力分析，建立力学模型，进行理论上的研究分析。这两个假设是摊铺机理想的工作状态，在此理想状态下，摊铺机施工可获得较高的路面平整度指标。这也是摊铺机设计者在设计中不断追求的目标。所以说摊铺机恒速度摊铺技术一直是摊铺机设计制造中的关键技术之一。 作为全液压驱动的车辆，控制系统的基本功能有车辆的直线行驶、转向、前进、 后退、制动以及制动过程中动力传递配合等。但其基本控制参数为速度控制。它可以分为以下两种形式： 开环控制泵马达速度系统 变量泵由阀控液压缸组成的位置回路控制。这种控制方式是通过比例伺服阀改变变量泵斜盘倾角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达的转速。为了改善控制精度，采用压力反馈补偿，用压力传感系统测试负载压力，作为第二个指令信号， 加紧变量泵伺服机构中改变变量泵的行程，使流量随负载压力升高而增加，以此来补偿驱动马达和变量泵泄露所造成的流量减小。 带位置环的闭环控制泵马达速度系统在开环速度控制的基础上，增加速度传感器，将液压马达转速进行反馈，构成闭环控制系统。速度反馈信号与指令信号差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端，液压泵的流量向减小速度误差的方向变化，保持速度恒定，这类系统液压泵一般由轴向柱塞泵、变量伺服机构的液压缸、伺服阀和位置检测器组成一体装在液压泵上。系统的动态特性主要是由泵控液压马达所决定。摊铺机是在行使过程中进行作业的，为了保证足够的压实密度、压实均匀和提高整机的作业质量，要求系统的控制必须是速度闭环控制系统，在转移工地或在非作业工况下系统的控制是在开环状态。 沥青摊铺机的作业过程是：当热料输入料斗后，操作者给出作为工作主命令的行使指令，于是刮板输送器开始工作，热料输入摊铺槽，再由螺旋输送器将其分送至两边，熨平板在振动振捣器运行的同时，在主机牵引作用下，将热料铺成摊铺层。在这 个工作过程中，高度、坡度控制系统，根据预设的控制点，不断地调节摊铺层几何尺 寸。这种模式工作的摊铺机，其各功能部分实质上是相互独立的，只不过通过开关信 号来实现各部分的互锁、互动。例如，刮板输送器仅根据刮板料位器的信号来决定停转和转速，而与摊铺层宽度变化，与高度、坡度控制系统的调节作用没有直接的关系。 熨平板加热系统，仅仅与预设温度值有关，而与热料的温度、未压实前的谈铺层密实 度没有直接的关系。 这种独立系统，各自预设参数之间协调和优化只能靠操作者人为感觉完成。过去由模拟电路组成的控制系统，这些参数之间的关联、加权和模糊处理，用模拟电路实现是十分困难的。当以微处理器为核心的数字化控制系统介入后，情况变的简单多了， 通过摊铺宽度、厚度、热料温度和配比等基本参数的输入，数字化控制器依照内置的程序，纵横最基本的参数，产生最理想的输出，使摊铺机按照最优化的方式运行。 目前， 国内在摊铺机上的应用大多采用Recroth公司的 MC6,MC7控制器， 其微处理 由8位，逐渐向16位，32位微处理器过渡，这使得数字控制的工程日趋强大。 “九五” 国家“863”计划由徐工集团与清华大学联合研制的沥青混凝土摊铺机数字化平台已通 过鉴定，三一研制的SYMC运动控制器已进入实用阶段，作为一种具有战略意义的系统 平台，SYMC控制器如今已广泛应用于泵车、起重机、摊铺机、小挖、正面吊等三一主机产品。但国内在这方面的研究还不深入，不够广泛。4.本课题研究重点本设计从摊铺机的工作原理出发，通过对工作装置的传动及控制方案、工作装置结构及其功能作用等方面的分析论证，完成摊铺机工作装置液压系统的设计，使工作装置在作业中平稳、可靠，实现自动控制。5.参考文献1 冯忠绪.工程机械理论M.北京：人民交通出版社，2004.1.2 张超群,李民孝. 浅谈摊铺机的现状及发展趋势J. 建设机械技术与管 理,2004,1