液压全挂车液压系统改造.pdf

2 0 1 3年 7月 第 4 1 卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE T O0L HYDRAUL I C S J u 1 ． 2 01 3 Vo l _ 41 No ．1 4 I O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 1 4 ． 0 5 2 液压全挂车液压系统改造 刘爱云 西安航空职业技 术学院，陕西西安 7 1 0 0 8 9 摘要针对 “ S S 9 0 0 0 0 0型液压全挂车”的液压系统，在原有的手动控制液压系统基础上 ，利用电磁阀、P L C搭建 自动 控制系统，并利用 MC G S 组态软件实现实时监控，方便 了驾驶人员的操作。改造后的液压全挂车运行安全性能得到了提 高，也使操作人员的劳动强度得到了很大程度的降低。 关键词液压全挂车；液压系统；改造 中图分类号U 4 6 9 ． 5 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 1 41 4 2 3 近几年随着我国经济的持续高速发展，商品物资 运输量的快速增加，以及对于商品的快速、安全、无 货损的高要求 ，使得各地配套的基础设施建设也得到 了大幅提高，物流业的发展达到了前所未有的规模。 对于一些运输稳定性要求比较高的大型或超大型设备 如变压器、风力发电设备等，对支撑系统的响应要求 很高 ，要求车辆 的震动级数为一级 ，这对运输车辆 的 减震和行驶性要求都比较高。要适应这种高精度的运 输要求，全液压挂车是最合适的运输设 。由于它 主要用于重型、大型货物的运输，对于道路路面的要 求较高，同时对于路面的破坏能力较强。各地的路政 部门出于保护本地道路的目的，要收取较高的费用 ， 同时还要求不能够对路面造成损坏 ，否则还要进行处 罚。在实际运输过程中，全挂车在经过有瑕疵的路面 时，需要对每一个经过瑕疵路面的轮轴进行依次的卸 荷，来避免对道路的破坏和自身车体的损坏。而这个 工作一般是由专人来完成，当轮轴经过瑕疵地面的时 候，该工作人员依次手动进行轮轴的卸荷、加载。可 以看出现有的全挂车液压悬挂系统是一套手动控制 系统，这对于提高运输企业运输 生产率有一定 的 限制。 1 液压全挂车概述 液压全挂车也称为百吨车，它采用液压平衡的独 立悬挂、可全方位摆动的整体式车轴 、机械液压全轮 转向、框架式承载平台。为方便在运送大型超高物资 时能顺利通过较低的桥梁及涵洞，其载货台高度也可 以进行高低调节 调节范围在 2 7 0 m m之间 ；为实 现对于更重、更大货物的运输 ，它还可以进行纵拼、 横拼 。目前来说，百吨车是公路运输上百吨至几百 吨的超重、超大、超长物资的理想运输设备 ，对超 重、超大货物的运输具有高效、经济、便捷的优点。 1 ． 1 液压 全挂 车结构 重型多轴全挂车结构示意图如图 1所示。 单 体全挂 车 结构 示意 图 1 一 车架 2 一 悬挂 系 统 3 一 轮轴 系统 4 一机械转向系统5 一转向端梁 6 一牵引杆 图 1 重型多轴全挂车结构示意图 车架 1 是全挂车的框架式承载平台，承受着复杂 的空间力系；悬挂系统 2是全挂车的主要支撑装置 ， 通过每个悬挂缸上的两个截止阀的开关，实现货台的 升降；轮轴系统 3是挂车的行走装置，采用整体式车 轴，可实现全方位摆动，以适应路面的要求 ；机械转 向系统4利用机械杆系将转向端梁上转向缸的转向信 号传递给每个悬挂系统 ，最终使各轴的车轮都能按正 确的方向行驶；转向端梁 5 是全挂车的转向、操作部 件，全挂车支撑高度的调整和强制转向的实现通过操 纵转向端梁上的控制箱来完成的；牵引杆6是全挂车 的牵引连接装置，牵引车的牵引力、转向信号等通过 牵引杆传递给全挂车。 1 ． 2 全挂车手动液压 系统的分析 全挂车通过液压悬挂缸 实现 车轴 的加 载与卸 载 ， 从而使得车体平稳，并根据路面情况实现加载与卸 载，减少全挂车对路面的破坏。 一 般情况下 ，以轴线多的单元作为整个挂车的头 部，动力组应接人头部的操纵箱。每节单元车沿大梁 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 0 4 作者简介 刘爱云 1 9 7 9 一 ，女，硕士，讲师，研究方向为机电一体化技术、C A D ／ C A M技术。Em a i l 2 8 2 4 6 9 4 9 第 l 4期 刘爱云液压全挂车液压系统改造 1 4 3 两侧布置有红、黄 、蓝 、灰 、绿、黑、白、桔黄 8种 与加载。原全挂车液压系统见图2 。 颜色共 9根硬管 ，由手动换向阀来控制轴压力的卸载 图 2 原全挂车液压系统 2液压系统改造方案 在液压卸荷方面，前人 已建立较完整的理论基 础 ，并且在实践方面也有着非常丰富的应用。作者的 主要 目的就是对已有的全挂车悬挂系统的手动卸荷系 统进行改造 ，增加电磁阀控制，利用可编程控制器 P L C 实 现液 压 系 统控 制 ，并 且 在 驾驶 室 利 用 MC G S组态软件实现监控 ，从而实现全挂车液压悬 挂系统的自动控制 ，提高列车的操纵性、行驶的平顺 性 、安全性 。图 3为改造系统模型 。 厂 ] 压 力传 感器 操作按钮 可编 程序 控制器 电磁 阀 指 示 灯 图 3 改造系统模型 2 ． 1 设 计要 求 1 对原有全挂车液压系统进行改造，但不允 许过多改变原 系统 ，在改造过 程中必须遵守国家对于 液压全挂 车的相 关行业 规定 ； 2 在全挂车液压系统的改造 中，不改变原系 统的三点支承分布情况 ； 3 对 原有 系统 的改造 不可 过 大 ，改 造过 程 中 必须考虑成本方面的问题 ，力求充分发挥原有液压传 动系统的优点，设计 出结构简单、工作 可靠、成本 低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统； 4 要 求改 造后 的 系统 噪声 低 ，并 且 由于全 挂 车是大型工程机械，所以要求改造后的系统安全可靠 性高； 、 5 要求当某轴线卸荷成功并通过障碍物后能 迅速使该轴线压力 回升到原有值 ； 6 实现卸荷加载过程在驾驶室的动态监控。 2 ． 2液压 系统改造总体方案 通过分析全挂车手动液压控制系统 ，了解了全挂 车的加载与卸荷的工作原理以及每个轴线加载与卸荷 的过程。基于原有全挂车液压系统，将原来系统的手 动换向阀作为备用，在以下几个方面进行改造 1 在所有控制加载与卸荷三位六通手动换向 阀上并联三位六通电磁换向阀； 2 在所有的截止阀上并联二位二通电磁换 向 阀 ； 3 在所有的轴上安装压力传感器，利用压力 传感器检测轴所承受的压力 ，最终传到驾驶室的每个 轴线对应的输出显示上，依据所规定的值进行对 比， 选择轴线加载与卸荷。规定值分别是 允许加载值、 允许卸荷值 、平稳值 ； 4 在边箱内的两个截止阀上并联两个两位三 通 电磁换 向阀。 3 基于 P L C的全挂车液压系统设计 3 ． 1 P L C硬件选择 依据对手动全挂车的分析 ，结合改造的液压回 路，综合多种 因素，决定选择 西门子 7 - 2 0 0系列 C U P 2 2 6的 P L C 。增加 两 个 数 字量 输 入 扩 展 模 块 E M 2 2 1 8路扩展 输入 ，分别 编号 E M 2 2 1 A 、 E M 2 2 1 B ；选择两个数字量输 出扩展模块 E M 2 2 2 8路输出 ，分别编号为 E M 2 2 2 A 、E M 2 2 2 B 。 为了实现压力检测 ，将压力传感器的电信号转换 为数字量，选择模拟量扩展模块 E M 2 3 5 4路输入／ 1