PAGEPAGE20中大噸位履帶起重機主要掌握功能的實現原理發動機狀態監控及掌握發動機狀態監控系統通過Ｊ19３９總線與發動機EＣU進行通訊并獲得發動機的狀態數據,通過其他傳感器采集發動機所沒有的信息，如柴油液位等信息,顯示器動態顯示發動機各參數或狀態，接受虛擬儀表顯示。發動機監控的主要內容包括:發動機轉速(rpm）,CAＮ總線信號或通過在飛輪殼上外加轉速傳感器；冷卻水溫度（℃），ＣAN總線信號;冷卻水液位(%），CＡＮ總線信號；機油溫度(℃），ＣAN總線信號;機油壓力(kＰa）,CAN總線信號;發動機工作小時(Houｒ），ＣＡN總線信號；燃油液位(％)，上、下油位超限報警,通過外加可變電阻來實現。一般特性滿箱：１80±５Ω，空箱：10±3Ω。處理方法，再串一個100-150Ω左右的電阻即可,要考慮到端子的最大輸入電流，不行超過這個電流值，如圖1所示。圖１油位傳感器連接方法發動機空氣濾清器報警，CＡN總線信號;其他發動機油門掌握的方式（以ＴEＲEX-ＤEＭAＧ5８00為例）油門踏板掌握油門踏板（自復位)給出的電壓信號（最大０-5Ｖ,正常0。5－４。5V）到主掌握器,主掌握器通過J193９總線掌握發動機的轉速.此類型可以做功率極限載荷掌握，轉速通過掌握器中轉.油門踏板無操作時,發動機處于怠速狀態,一般為600-80０ｒpm.油門電位計掌握油門電位計（不復位)給出的電壓信號（最大０—５V，正常0．5-4。5V)到掌握器,主掌握器通過Ｊ１９39總線掌握發動機的轉速。此類型可以做功率極限載荷掌握,轉速通過掌握器中轉。油門電位計無操作時:發動機處于當前電位計所處于狀態,并始終保持此狀態。自動油門系統依據當前的主泵壓力和手柄操作,計算系統所需功率,依據此功率掌握發動機的轉速，自動使發動機的轉速和負載功率保持較好的匹配狀態.在自動油門模式下，當油門踏板掌握有效時，發動機的轉速為油門踏板掌握的轉速和自動計算的轉速較高值。油門之間的轉換油門電位計和油門踏板的轉速命令同時作用于掌握發動機的轉速，哪個計算的轉速高，掌握系統聽哪個。兩種掌握方式的切換之間具有緩沖階段，防止發動機轉速變化過快。發動機啟動和停止發動機緊急停車掌握當消滅緊急狀況時，發動機需要急停,發動機能夠在短時間內緊急停車。此時，掌握器需要接收到一個信號，全部掌握器輸出復位。發動機啟動、停車掌握：啟動、停止接受總線掌握當掌握器收到鑰匙開關發出的點火信號后，向發動機發送啟動信號，若是發動機經過5秒的時間起動機在運轉而發動機仍然未啟動，停止向發動機發送啟動信號。掌握器需要等待下一次啟動信號后才能連續發送啟動信號。當鑰匙開關停止向掌握器發送起動信號后，掌握器立即停止向發動機發送啟動信號.當掌握器收到熄火信號,立即向發動機發送熄火信號,沒有延時。圖2ＴEREX-DＥMAＧ58００車型的油門掌握開關液壓系統和發動機的功率匹配掌握極限載荷掌握在起重機的實際使用中，還是常常消滅發動機與液壓系統功率不匹配的現象，導致發動機轉速下降過多，偏離最佳工作點,增加油耗,情況嚴重的還會導致發動機熄火.掌握系統依據當前發動機的轉速變化,推斷發動機轉速的失速狀況.如果失速過大,則掌握系統自動調節（減小)變量泵的排量,或者同時降低馬達的吸取功率,使發動機的輸出功率削減至和負載功率相匹配，保障發動機處于較佳的工作狀態.可通過發動機失速率Ｋ的大小來側面推斷泵的吸取功率PＰ是否大于發動機的輸出功率PＥ。簡略實現方法：依據發動機的空載油門－轉速曲線,設定發動機允許失速率,即設定推斷發動機是否超載的允許極限轉速曲線ｎｌiｍiｔ,如圖3所示:當在發動機處于某個油門位置狀態下時，檢測到的實際發動機轉速n小于允許極限轉速nlimit，則認為泵的吸取功率PP大于發動機輸出功率PＥ,需要進行對泵的排量調節.一般的,最大允許失速率在1０~15%左右,即當發動機處于低怠速（800rpm）時,允許發動機轉速下降80~１20rpｍ左右,而當發動機處于高怠速（２1００rpm)時，允許發動機轉速下降210～３１5rpm左右。當極限載荷掌握系統推斷出泵吸取功率PP大于發動機輸出功率PE，需要進行調節后，系統飛速做出響應,降低變量泵的排量，使發動機轉速回到允許的轉速范圍內。調節方式一般接受PIＤ調節方式。在實際應用中，當負載功率過大時，會導致發動機轉速下降得很快，如果不能準時調整變量泵的排量,則會導致發動機在很短時間內熄火，經實際測量，此時間可小于0．5秒。因此，對ＰID的動態響應速度提出了很高的要求.圖3允許極限轉速曲線同時，起重機在工作時，又要要求運行平穩,因此在極限載荷掌握下，不能讓起重機的執行機構工作速度消滅震蕩，即對PID調節的穩定性要求較高。基于上述實際需求，單一ＰＩD參數已經不能滿意實際需求，多PID參數成為必需。經過實際試驗,當失速率在１0～20％時，PＩD調節應以穩定性為主,在進行PＩD參數整定時應使比例參數P和微分參數D較小，保持其穩定性；而當失速率大于２0%時，ＰIＤ調節應以快速響應為主，比例參數Ｐ和微分參數D較大.發動機自動怠速掌握本功能工作于發動機轉速受油門電位計掌握情況下。系統檢測當前液壓各分系統壓力,如果各分系統壓力都降低到空載狀態后,則延時5秒（參數可調）后發動機轉速自動回落到自動空轉轉速１400rｐｍ(參數可調)，再延時5秒（參數可調）后如果各分系統壓力還沒有上升,則發動機轉速自動回落到低怠速位置8０0rpm(參數可調）。開式起升回路動作掌握液壓系統組成為變量泵、換向閥和變量馬達，開式系統.如圖4所示,各個掌握元件的類型如表１所示。表１起升機構的掌握對象特性名稱內容掌握方式掌握量－Y1泵排量掌握比例量2０0mA-600mＡ—Ｙ２主閥落開關量2Ａ－Y3主閥起開關量2A-Y4制動閥開關量２Ａ—Y５平衡閥開關量2A－Ｙ６馬達排量掌握比例量２0０mA－6０0mA圖4起升機構示意圖圖5泵的電流與流量之間的關系掌握過程:手柄掌握卷揚方向和起升速度大小。在起升開頭時，泵和主閥先打開，制動器通過程序延時ｔ１（參數可調）時間自動打開，起升結束時相反。在下降時開頭時，泵和主閥先打開，制動器通過程序延時ｔ1'（參數可調）時間自動開啟,然后再延時t2(參數可調)時間開啟平衡閥,結束過程相反。卷揚的速度掌握通過轉變泵排量和馬達排量來實現。當速度指令從零逐漸變大時（手柄的擺角從中位開啟到最大）,泵的排量從零開頭增大，即掌握器給Y１電磁鐵的電流輸出為20０mA到6０0mA；當泵的排量增加到最大時,如果仍需要增大機構速度，開頭減小馬達的排量以連續增大卷揚速度,即掌握器給Y6電磁鐵的電流輸出為2００mA到６０0mＡ，電流越大，排量越小,速度越快.當負載較大時，如果馬達排量較小，其扭矩可能不滿意起升扭矩，因此,需要依據負載的大小調整馬達的最小排量，保證卷揚速度能跟隨操作手柄全程變化。整個掌握過程如圖6所示。圖6速度掌握原理掌握過程的平穩性斜坡設計，不管手柄的動作如何快，掌握器對液壓系統的掌握需要平滑、有肯定的時間斜坡,如圖７所示。圖７斜坡設計微調設計，在手柄上設置機構的最大運行速度，當手柄即使推到最大角度，速度也是依據設置的機構速度來運行，可以實現微調的動作。58０0的界面如圖８所示.它的調節方式是在手柄上設置了翹板開關，左右調節速度的大小,如圖9所示.在掌握的過程中，實際上是限定了掌握器對泵和馬達的輸出電流的最大值.機構的最大運行速度條機構的最大運行速度條圖８5800的機構最大速度調節界面V型翹板開關V型翹板開關圖9TＥREX－DＥＭＡG5800手柄上的速度調節開關閉式回轉動作掌握由于回轉基本上是一個獨立的系統,同起升、變幅等回路基本上是獨立的.目前ＤEＭAＧ的回轉基本接受了閉式系統,保證了平穩性的要求，如圖1０所示。回轉工作模式默認：回轉單獨泵工作.增壓模式：回轉泵工作，增壓閥打開，通過手柄按鈕開關掌握，經過掌握器推斷。增壓的作用是在肯定程度上增加回轉泵的出口壓力,使回轉的力氣增大，如履帶吊在坡面上向上回轉時,這個功能很有用。如圖1０所示的Y1開啟，則泵的出口壓力將會增大.隨動(自由滑轉）模式：泵立即回零位，隨動閥Ｙ４打開,制動器Y３打開.自由滑轉的作用有兩個,一個是在大風天不工作的情況下，臂架可以隨著風向而轉到順風方向，防止臂架承受過大的側向力；另一個作用是在重物剛掛上鉤子要起升的過程中，重物有可能和臂頭不在一個垂線上，開啟自由滑轉功能后，則可以讓臂架自動回轉到與重物垂直的方向。圖1０回轉油路的示意圖回轉速度限制依據力矩限制器給定的力矩百分比信號，并考慮臂長、幅度、風速與回轉速度的關聯,自動實現三級回轉速度。速度計算::當前由掌握器所限定的最大回轉速度?：回轉最大速度:臂架總長所決定的系數（主臂+塔臂/固定副臂） ? ?臂長≤6０m ??60m<臂長≤110ｍ ? 臂長〉11０m:由載荷百分比所決定的系數，與載荷百分比的函數關系如圖11所示,函數關系為：圖11回轉速度限制系數回轉角度限制在回轉中心安裝回轉編碼器,實時測量臂架與履帶前方的角度,為回轉的角度限制供應參數。可以供應以下的功能：回轉至后方１10°時自動將行走正方向切換至駕駛員正前方。回轉作業范圍限制功能.圖１2回轉角度傳感器安裝及界面顯示力限器系統力限器系統是起重機平安掌握模塊的核心。它由力傳感器、角度傳感器、主機、顯示器及軟件組成，履帶起重機的基本布置方式如圖13所示,汽車起重機如圖１4所示。圖1３履帶起重機的力限器的布置方式圖14汽車起重機的力限器布置方式力限器的功能顯示載荷、幅度、高度等信息預警、制止危險動作連續動作，防止起重機超載和傾翻國家規定１6噸以上臂架型起重機必須安裝力矩限制器在小噸位安裝吊重儀，只顯示載荷大小，無力矩顯示,如圖１5所示。圖15吊重儀和力矩限制器的差別國內外主要廠家Ｈirschmann，早期DEMAG、ＬＩＥBHERR供應商，現在主機廠自己做３B６、新韓，Robｗaｙ日本主機廠自己研發徐州赫思曼-徐工長沙弘安－中聯宜昌、北京電腦所、等其他傳感器介紹力傳感器：主要有三種形式，拉板式、銷軸式和壓式,分別如圖１6、１7、18所示。本質上都是應變片變形，輸出電阻信號，然后經過處理，形成電流或電壓信號輸出，最核心的技術在于貼片的工藝上。圖１６拉板傳感器圖17銷軸傳感器圖1８壓式傳感器角度傳感器：有重錘式和電子式兩種,實現的原理是不一樣的。重錘式是阻尼重錘配電位計，結構簡潔,但是精度差。電子式是導電液體與電容極板組成的,精度高,體積小，是進展的方向之一。圖19電子式角度傳感器壓力傳感器主要為金屬膜片應變檢測液體壓力，用于壓力檢測和故障診斷,是汽車起重機格外重要的傳感器,是力限器系統所必需的傳感器之一.圖2０壓力傳感器力限器的安裝形式變幅拉板取力，一般用于大噸位，如圖21和２2所示。圖21履帶起重機拉板取力方式圖２２拉板取力方式變幅繩取力,一般用于小噸位,如圖2３所示。圖23變幅繩取力方式起升繩取力，一般用于小噸位，可以是三滑輪結構，如圖２4所示。也可以是在鉤頭取力。三滑輪的優點在于取力方式簡潔,安裝便利，價格廉價，但是初始精度高，用過一段時間后就不準了,磨損嚴重。鉤頭取力的方式在履帶吊上,目前用處不大。由于涉及到倍率的問題，在單倍率的情況下，傳感器只能安裝在吊鉤上，這是沒法用有線的方式實現，如圖25所示。圖24繩頭三滑輪取力方式圖２5起升繩鉤頭取力方式工作過程，如圖26、27所示。圖26力限器的工作過程圖2７力限器的輸出結果核心算法：力+角度→當前起重量應用舉例:超載信號ＤO→液壓電磁閥→液壓卸荷→起升+向下變幅停止,這個一般用于小噸位液控履帶吊、先導掌握油路。正常，繼電器沒電，電磁閥得電,動作正常.超載，繼電器得電,電磁閥失電,動作停止。強制，繼電器失電,電磁閥得電，動作正常。圖28力限器超載后的掌握原理超載信號DO→掌握器→液壓電磁閥→液壓卸荷→起升＋向下變幅停止，一般用于中大噸位，如圖2９所示。圖２９力限器超載后的掌握原理由于中大噸位力限器只作為整機掌握系統的一部分，為整機的主掌握器供應力限器的相關信息，因此，主掌握器作為全車的掌握中心，需要從力限器得到相關的平安數據,有如下幾類：平安限位信號：超載、高度限位、臂架極限角度位置等各類載荷信息：載荷、載荷率、配重量、拉力整機參數：臂架長度、角度、工況、倍率等力限器的設計流程確定力傳感器的安裝形式,銷軸？拉板?還是其他的。從總體那里得到各個受力點的最大拉力值,確定力傳感器的量程。預留及超出確定力限器需要輸出和輸入的內容輸出：各類平安信號,什么時候輸出?輸入：力、角度、平安開關確定力限器需要輸出和輸入的形式輸出：各類平安信號，總線？DO輸入：力、角度、平安開關顯示器顯示內容依據上述內容確定硬件清單主機、顯示器、力傳感器、角度傳感器、限位開關、電纜、卷筒、接線盒等雙方相互供應的數據制定技術協議，規定各自的權利和義務編程－調試應急操作方案一:對輸入進行應急.其設計原理是將原車正常的全部輸入人機界面進行屏蔽，接受另外一套獨立的操作界面，全遙控手柄界面或有線操作界面,界面的輸出口直接進原車掌握器，然后通過正常的輸出口進行掌握液壓系統。這個方案主要是針對輸入操作進行應急的情況，前提是掌握器沒有損壞.這種方案技術難度低，可行性好,但應急程度不高。DEMAG的履帶起重機基本上就是依據這個模式