73 2011.08(上) [收稿日期]2011-03-14 [通讯地址]宋金宝 , 山东省济宁市 327 国道 58 号山推国 际事业园工程机械研究院 履带式推土机电液新技术的应用与发展 宋金宝,赵建军,杨海清,金轲(山推工程机械股份有限公司,山东 济宁 272073) [摘要] 随着计算机微控制技术的发展及液压技术的不断提高,电液新技术在履带推土机上的应用 日益广泛,推动推土机向自动化、智能化及节能化的方向发展. [关键词] 推土机 ; 电液技术 ; 应用 [中图分类号] TU623.5 [文献标识码]B [文章编号]1001-554X(2011)08-0073-04 Application and development of electro-hydraulic new technology on crawler dozer SONG Jin-bao,ZHAO Jian-jun,YANG Hai-qing,JIN Ke 1 推土机精密推土技术 虽然自动找平控制方式及原理多样,但总的 控制目标都是通过调整牵引点的位置来达到找平的 目的 [1] .目前比较先进并开始应用的主要为非接触 式自动找平技术,包括激光自动找平、GPS 自动 找平与超声波式自动找平. (1)激光控制.激光信号转化成电信号,控 制器根据电信号的变化控制电磁比例液压换向阀, 最终控制铲刀提升液压缸实现平整作业.如日本新 卡特彼勒—三菱公司的推土机作业激光自动找平装 置和日本小松公司 D555A 推土机的自动切土控制 系统,利用传感技术和电子计算机技术,使推土机 实现自动推土作业.但激光自动找平对施工现场管 理要求较高,特别是要避免人员流动和杂物等引起 的系统工作不稳定性. (2)GPS 三维高程控制.利用 GPS 定位技术 和控制器,确定和控制作业时推土机的位置、移动 路径以及作业装置的位置和姿态,如刀板的位置 和倾角、铲斗斗尖的切削轨迹等.在GPS 定位和 导向的指引下,可以不用或简化人工操纵,实现 推土机的自动化.基于 GPS 的推土机定位系统包 括无线电数据通信、机器监测、诊断、作业与业 务管理软件和机器控制等装置.目前卡特彼勒公 司、Leica、Trimble 和TSD 公司均可独立提供基 于GPS 的推土机定位系统,大大提高了推土机的 作业生产率,实现对推土机的精确控制、铲刀的实 时定位以及平整、掘土和运土的完全自动化. (3)近年兴起的超声波式自动找平技术,可 以不受施工现场条件的影响,系统工作更稳定.如 平地机和推土机自动找平控制系统(MOBA GS506 Grader leveling control system) ,可对铲刀纵向、横向 高度及坡度进行控制,它既可采用超声波滑靴方式, 也可采取激光接受仪方式,根据需要交换使用. 2 差速转向技术 履带车辆的转向依靠两侧履带的速度差实现. 液压机械差速转向是根据履带车辆的转向特点,利 用液压机械无级变速原理,使一侧履带速度提高、 另一侧履带速度降低,实现车辆的转向行驶,包括 直驶变速系统、液压闭式回路系统、反向系统和汇 流行星排.作为履带车辆的新型转向系统,液压机 械差速转向系统集合了液压无级调速和机械传动高 效率的优点,动力转向特性优良 , 可以无级转向 , 转 向作业效率更高 , 直驶稳定性好及转向操纵轻便[2] . 随着液压技术的不断提高,液压泵、液压马达 及其它液压元件性能的不断提升,国外工程机械厂 家已将液压机械差速转向和无级变速传动技术广泛 应用于履带车辆上.如1996 年Ford 公司在 Vario 74 系列机型上采用液压机械无级变速器,1999 年又扩 展应用到 Farmer400 和700 两个系列产品上 ; 约翰 迪尔、JCB、卡特彼勒、小松等公司都在各自所生 产的大功率高速橡胶履带拖拉机、推土机上成功应 用了液压机械无级变速器或液压机械差速转向系统, 实现无级变速和无级转向.较有代表性的为卡特彼 勒和小松公司的液压机械差速转向系统.两者基本 上都是主动齿轮加行星齿轮,转向驱动采用液压马 达,所不同的是卡特彼勒的液压机械差速转向系统 实现减速增扭作用,而小松的实现增速降扭作用. 目前国内对军用履带车辆的液压机械差速转 向理论研究有较多报道,但在民用履带车辆研究与 开发方面开展的工作较少.北京理工大学为某军用 车辆开发了二段式液压机械差速转向系统,并分别 通过了性能研究和强度考核试验. 在履带车辆上已开始研究一种更先进的电传 动系统,通过协调控制两侧驱动电机的转速和转 矩,实现无级转向,提高车辆转向低速操控性和高 速平稳性.而电子差速转向控制系统(系统简图见 图1)是电传动履带车辆的关键技术之一 [3] ,控制 策略包括整车差速控制和电机转速控制,特别是驱 动电机的控制特性直接影响差速转向特性. 图1电子差速控制系统简图 3 静液驱动技术 履带车辆采用静液驱动作为主传动,通过液 压泵和液压马达组成的容积调速回路来完成功率传 递.随着液压技术的不断提高,静液压传动逐渐由 中小功率工程机械向大型工程机械发展.如约翰 迪尔公司的 JD750 履带推土机和 JD755 履带装载 机,利勃海尔公司的 PR721、PR731、PR741 推土 机等 [4] .静液传动应用于履带推土机驱动系统,常 采用高速马达减速驱动装置,相比低速大转矩马达 装置,其在无级调速能力、工作可靠性、使用方便 性、驱动能力和等效排量范围等方面性能更好. 静液驱动技术与电子技术相结合,应用在履带 车辆上控制冷却风扇转速,可以根据冷却水温度、 环境温度及通风量自动调节风扇的转速,从而减少 风扇的噪声,提高燃油经济性,风扇的结构更加紧 凑,大大减轻了马达重量,能够保持冷却水的平均 温度始终在 80℃~ 90℃的最佳范围内.此方法已经 被广泛应用于军用履带车辆上,在山推 SD52-5 履 带推土机与 SD10YE 全液压推土机上也得到应用. 4 混合动力技术 混合动力工程机械主要集中在挖掘机、装载 机与叉车 3 大类,由于挖掘机全液压驱动技术较为 成熟,因此各大工程机械企业都将重点放在混合动 力挖掘机研究上 [5] . 在综合考虑了系统的节能、排放、布局和成 本等因素的基础上,应用在工程机械上的混合动力 驱动方式主要有两种 : 以神钢和日立建机为代表的 串联混合动力驱动方式,如2006 年纽荷兰和神钢 联合研制推出的 7t 混合动力液压挖掘机样机 ; 以 小松、新卡特彼勒 - 三菱、日立建机为代表的并 联混合动力驱动方式,如小松公司配备油电混合动 力的 PC200-8 挖掘机、日立公司 Zaxis ZX200 型 混合动力挖掘机,但结构设计更加复杂的混联式混 合动力系统还没有成熟应用. 油电混合动力技术的核心是一种被称为集成 起动发动机(ISG)的系统 [6,7] ,它可以使柴油机 在机器静止阶段关闭,然后在需要时用大容量蓄电 池的爆发性能量带动柴油机高速旋转,在其达到最 佳工作速度时瞬间再次起动. 单独的串联或并联混合动力系统节能效果虽 不很明显,但可以改善柴油机排放质量,并在一定 程度上降低柴油机的装机功率.与串联混合动力相 比,并联混合动力系统效率较高,在柴油机峰值功 率、排放和油耗方面都具有一定的优势 [8] . 卡特彼勒 2008 年推出的 D7E 电驱动推土机 [9] (结构如图 2 所示) ,传动系统采用串联结构,柴油 75 2011.08(上) 机与发电机同时工作,柴油机驱动 1 台发电机,产 生的电力驱动 2 台连接在差动转向系统上的交流电 动机.该机利用交流电动机实现连续变速,不需 要传统的机械变速箱,比上一代的 D7 减少了 60% 的运动部件,同时每小时可节油 20%,提高生产 率10%,降低操作运行成本 10%,延长传动系统 寿命 50%,改善了操纵性能. 卡特彼勒 D7E 型履带式推土机电驱动系统与 汽车上定义的混合动力技术较为相似但又有所不 同,因为它没有安装超大容量的蓄电池来储存能 量,而是将动力回馈给发动机,以动能的形式储存 能量. 不同于大多数混合动力车辆,推土机驱动时 很难使用储存的电能,但D7E 确实利用了其工作 负荷循环.当驱动转矩在改变方向时降低,此时燃 油停止注入汽缸,电动机驱动发电机,给推土机所 有电附件——液压泵、水泵、空调和照明灯供电, 并使发动机提高转速.在很短的时间内,发动机将 能量储存在飞轮中,等到机器反向加速运行时能量 释放,在非常短的时间内有效地储存能量.尽管卡 特彼勒 D7E 电驱动履带式推土机并不属于传统意 义上的混合动力范畴,但它带来了履带式推土机动 力传动系统技术革新的范例. 图2卡特彼勒 D7E 电驱动履带式推土机结构 另外近年兴起的一种基于二次调节静液传动 技术而形成的新型混合动力系统——静液驱动混合 动力系统 [10,11] ,它利用液压泵 / 液压马达可工作 于第四象限的特点,回收传统车辆浪费掉的制动动 能,存储于高压液压蓄能器中,然后在车辆起动和 加速过程中释放出来,提供辅助功率,可以减小发 动机的装机功率、降低油耗,达到节能目的.静液 驱动混合动力技术比油电混合动力功率密度大,短 时间内完成能量释放和存储能力强,输出转矩大、 安装空间小,具有无级调速的精细速度调节功能以 及工作可靠性高等优点,在履带车辆行走驱动装置 的应用上具有很高的可行性.但静液驱动混合动力 技术的关键元件的开发、匹配以及能量存储系统和 控制策略是研究难点. 推土机工作环境恶劣、工况复杂以及负载变化 剧烈,采用混合动力驱动方式后,对动力系统及其 主要部件可靠性等提出了更高的要求,控制策略和 操控性也更加复杂.如何针对推土机自身特点,开 展混合动力系统的能量存储设备及电池管理系统、 能量管理系统及协调控制策略、能量回收技术以及 提高可靠性和操控性等关键技术的研究,是混合动 力履带式推土机应用和发展的方向. 虽然工程机械混合动力技术现在还处于起步 阶段,不过在全球日益关注节能和环保的今天,混 合动力技术已经成为工程机械节能研究的热点,是 今后工程机械可持续发展的重要研究方向.我国科 技部已经将"新型混合动力工程机械关键技术及系 统"项目列入 2009 年国家"863"计划先进制造技 术领域的重点项目. 5 无线遥控技术 工程机械无线遥控技术主要是通过电磁波传 输控制信号,以实现远距离控制,其遥控系统主要 包括发射器、接收器、控制器和执行器 [12,13] .工 程机械遥控操作实现的工作原理如图 3. 无线遥控系统的遥控指令信号在发射端进行 编码、载波调制以及信号放大,然后通过天线以无 线电波的形式发射 ; 接收天线把无线电信号放大、 解调、译码后送给输出驱动控制电路,控制电路控 制相应的执行元件(电磁开关阀、电液比例阀、液 压油缸、直流电机、电磁继电器等)完成发动机起 动、熄火、油门调整、换挡、离合器、制动器、左76 右转向、灯光、喇叭以及工作装置所有操纵动作. 图3无线遥控工程机械原理图 目前国外已经生产出先进的遥控甚至无人驾 驶工程机械,随着通讯技术和多信息处理技术的高 速发展,以及多算法融合技术和自动控制理论的深 入研究,国外工程机械的无线遥控技术的研究方向 为:策略遥控系统和操纵者之间的协调控制 ; 通过 网络技术建立远程遥控系统 ; 采用预测技术进行遥 控,以克服时延造成的车辆遥控误差 ; 开发各种具 有高可靠性、经济实用的面向工程的车辆遥控系统. 国内对工程机械遥控技术的研究刚刚起步,主 要针对现有设备在保证原有手控操作功能的基础上 较好地实现遥控化改造.山推工程机械股份有限公 司与山东理工大学联合研制成功了中国第一台无线 遥控履带式推土机,采用计算机控制、无线通讯、 自动控制及电液比例控制等高新技术,利用微控制 器实现遥控信号的采集、编码、调制、发射、接收、解调和控制,可以实现遥控 / 手控兼容性,遥 控优先,两者互锁并可灵活切换,操作人员可通 过遥控器在远离推土机 300m 远处对其进行遥控作 业,大大降低了操作者劳动强度,增强了作业安全 性,提高了生产效率 [14] . 目前,工程机械无线遥控技术主要朝着自动 化、程序化和智能化的方向发展,遥控技术以其独 特的优势,必将成为履带式推土机甚至所有工程机 械产品智能化技术发展的重要方向. [参考文献] [1] Miroslaw Markowski.Advantages In Using LS And LUDB Systems To Control The Crawler dozer Blade[S].2000 : 209-215 [2]赵建军 . 履带车辆差速式转向机构动力学分析与比较 [J]. 工程机械,2002, (08). [3]邹渊,孙逢春,张承宁 . 电传动履带车辆双侧驱动 转速调节控制策略 [J]. 北京理工大学学报,2007,27 (2) : 303-307. [4]朱颜,李和言,马彪 . 静液驱动技术在高速履带车辆底 盘上的应用 [J]. 机床与液压,2010, (3) [5]刘昌盛等 . 工程机械混合动力技术的发展与应用 [J]. 建 筑机械,2009, (05). [6]Naruse M. ,Tamaru M.,Kimoto K.Hybrid construction equipment.U.S.Patent 6678972.2004- 01-20. [7]Masayuki K.Hybrid construction machine having auxiliary battery and control apparatus thereof:US,7279801[P].2007-10-09 [8]王庆丰,张彦廷,肖清 . 混合动力工程机械节能效果 评价及液压系统节能的仿真研究 [J] . 机械工程学报, 2005.12. [9]Caterpilar 公司 . Accgrade Laser Grade Control System : Track-Type Tractor [10]于秀敏,曹珊,李君等 . 混合动力汽控制策略的的研究 现状及其发展趋势 [J]. 机械工程学报,2006,42(11) : 11-16. [11] Sun H.,Jiang J H.,Wang X.,Su W. H..Research on the regenerative braking control strategy for hydrostatic transmission hybrid vehicle[J]. Journal of Northeastern University,2008(29.) : 248-252 [12]王俊峰,薛鸿德 . 现代遥控技术及应用 [M]. 北京 : 人 民邮电出版社,2005 [13]牟春燕,徐刚 . 工程机械液压遥控系统设计方案研究 [J]. 中国农机化 ,2007(1). [14]夏禹武,邹广德 . 履带式推耙机无线遥控系统设计方 法研究 [J]. 工程机械,2002,(08).
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73 2011.08(上) [收稿日期]2011-03-14 [通讯地址]宋金宝 , 山东省济宁市 327 国道 58 号山推国 际事业园工程机械研究院 履带式推土机电液新技术的应用与发展 宋金宝,赵建军,杨海清,金轲(山推工程机械股份有限公司,山东 济宁 272073) [摘要] 随着计算机微控制技术的发展及液压技术的不断提高,电液新技术在履带推土机上的应用 日益广泛,推动推土机向自动化、智能化及节能化的方向发展. [关键词] 推土机 ; 电液技术 ; 应用 [中图分类号] TU623.5 [文献标识码]B [文章编号]1001-554X(2011)08-0073-04 Application and development of electro-hydraulic new technology on crawler dozer SONG Jin-bao,ZHAO Jian-jun,YANG Hai-qing,JIN Ke 1 推土机精密推土技术 虽然自动找平控制方式及原理多样,但总的 控制目标都是通过调整牵引点的位置来达到找平的 目的 [1] .目前比较先进并开始应用的主要为非接触 式自动找平技术,包括激光自动找平、GPS 自动 找平与超声波式自动找平. (1)激光控制.激光信号转化成电信号,控 制器根据电信号的变化控制电磁比例液压换向阀, 最终控制铲刀提升液压缸实现平整作业.如日本新 卡特彼勒—三菱公司的推土机作业激光自动找平装 置和日本小松公司 D555A 推土机的自动切土控制 系统,利用传感技术和电子计算机技术,使推土机 实现自动推土作业.但激光自动找平对施工现场管 理要求较高,特别是要避免人员流动和杂物等引起 的系统工作不稳定性. (2)GPS 三维高程控制.利用 GPS 定位技术 和控制器,确定和控制作业时推土机的位置、移动 路径以及作业装置的位置和姿态,如刀板的位置 和倾角、铲斗斗尖的切削轨迹等.在GPS 定位和 导向的指引下,可以不用或简化人工操纵,实现 推土机的自动化.基于 GPS 的推土机定位系统包 括无线电数据通信、机器监测、诊断、作业与业 务管理软件和机器控制等装置.目前卡特彼勒公 司、Leica、Trimble 和TSD 公司均可独立提供基 于GPS 的推土机定位系统,大大提高了推土机的 作业生产率,实现对推土机的精确控制、铲刀的实 时定位以及平整、掘土和运土的完全自动化. (3)近年兴起的超声波式自动找平技术,可 以不受施工现场条件的影响,系统工作更稳定.如 平地机和推土机自动找平控制系统(MOBA GS506 Grader leveling control system) ,可对铲刀纵向、横向 高度及坡度进行控制,它既可采用超声波滑靴方式, 也可采取激光接受仪方式,根据需要交换使用. 2 差速转向技术 履带车辆的转向依靠两侧履带的速度差实现. 液压机械差速转向是根据履带车辆的转向特点,利 用液压机械无级变速原理,使一侧履带速度提高、 另一侧履带速度降低,实现车辆的转向行驶,包括 直驶变速系统、液压闭式回路系统、反向系统和汇 流行星排.作为履带车辆的新型转向系统,液压机 械差速转向系统集合了液压无级调速和机械传动高 效率的优点,动力转向特性优良 , 可以无级转向 , 转 向作业效率更高 , 直驶稳定性好及转向操纵轻便[2] . 随着液压技术的不断提高,液压泵、液压马达 及其它液压元件性能的不断提升,国外工程机械厂 家已将液压机械差速转向和无级变速传动技术广泛 应用于履带车辆上.如1996 年Ford 公司在 Vario 74 系列机型上采用液压机械无级变速器,1999 年又扩 展应用到 Farmer400 和700 两个系列产品上 ; 约翰 迪尔、JCB、卡特彼勒、小松等公司都在各自所生 产的大功率高速橡胶履带拖拉机、推土机上成功应 用了液压机械无级变速器或液压机械差速转向系统, 实现无级变速和无级转向.较有代表性的为卡特彼 勒和小松公司的液压机械差速转向系统.两者基本 上都是主动齿轮加行星齿轮,转向驱动采用液压马 达,所不同的是卡特彼勒的液压机械差速转向系统 实现减速增扭作用,而小松的实现增速降扭作用. 目前国内对军用履带车辆的液压机械差速转 向理论研究有较多报道,但在民用履带车辆研究与 开发方面开展的工作较少.北京理工大学为某军用 车辆开发了二段式液压机械差速转向系统,并分别 通过了性能研究和强度考核试验. 在履带车辆上已开始研究一种更先进的电传 动系统,通过协调控制两侧驱动电机的转速和转 矩,实现无级转向,提高车辆转向低速操控性和高 速平稳性.而电子差速转向控制系统(系统简图见 图1)是电传动履带车辆的关键技术之一 [3] ,控制 策略包括整车差速控制和电机转速控制,特别是驱 动电机的控制特性直接影响差速转向特性. 图1电子差速控制系统简图 3 静液驱动技术 履带车辆采用静液驱动作为主传动,通过液 压泵和液压马达组成的容积调速回路来完成功率传 递.随着液压技术的不断提高,静液压传动逐渐由 中小功率工程机械向大型工程机械发展.如约翰 迪尔公司的 JD750 履带推土机和 JD755 履带装载 机,利勃海尔公司的 PR721、PR731、PR741 推土 机等 [4] .静液传动应用于履带推土机驱动系统,常 采用高速马达减速驱动装置,相比低速大转矩马达 装置,其在无级调速能力、工作可靠性、使用方便 性、驱动能力和等效排量范围等方面性能更好. 静液驱动技术与电子技术相结合,应用在履带 车辆上控制冷却风扇转速,可以根据冷却水温度、 环境温度及通风量自动调节风扇的转速,从而减少 风扇的噪声,提高燃油经济性,风扇的结构更加紧 凑,大大减轻了马达重量,能够保持冷却水的平均 温度始终在 80℃~ 90℃的最佳范围内.此方法已经 被广泛应用于军用履带车辆上,在山推 SD52-5 履 带推土机与 SD10YE 全液压推土机上也得到应用. 4 混合动力技术 混合动力工程机械主要集中在挖掘机、装载 机与叉车 3 大类,由于挖掘机全液压驱动技术较为 成熟,因此各大工程机械企业都将重点放在混合动 力挖掘机研究上 [5] . 在综合考虑了系统的节能、排放、布局和成 本等因素的基础上,应用在工程机械上的混合动力 驱动方式主要有两种 : 以神钢和日立建机为代表的 串联混合动力驱动方式,如2006 年纽荷兰和神钢 联合研制推出的 7t 混合动力液压挖掘机样机 ; 以 小松、新卡特彼勒 - 三菱、日立建机为代表的并 联混合动力驱动方式,如小松公司配备油电混合动 力的 PC200-8 挖掘机、日立公司 Zaxis ZX200 型 混合动力挖掘机,但结构设计更加复杂的混联式混 合动力系统还没有成熟应用. 油电混合动力技术的核心是一种被称为集成 起动发动机(ISG)的系统 [6,7] ,它可以使柴油机 在机器静止阶段关闭,然后在需要时用大容量蓄电 池的爆发性能量带动柴油机高速旋转,在其达到最 佳工作速度时瞬间再次起动. 单独的串联或并联混合动力系统节能效果虽 不很明显,但可以改善柴油机排放质量,并在一定 程度上降低柴油机的装机功率.与串联混合动力相 比,并联混合动力系统效率较高,在柴油机峰值功 率、排放和油耗方面都具有一定的优势 [8] . 卡特彼勒 2008 年推出的 D7E 电驱动推土机 [9] (结构如图 2 所示) ,传动系统采用串联结构,柴油 75 2011.08(上) 机与发电机同时工作,柴油机驱动 1 台发电机,产 生的电力驱动 2 台连接在差动转向系统上的交流电 动机.该机利用交流电动机实现连续变速,不需 要传统的机械变速箱,比上一代的 D7 减少了 60% 的运动部件,同时每小时可节油 20%,提高生产 率10%,降低操作运行成本 10%,延长传动系统 寿命 50%,改善了操纵性能. 卡特彼勒 D7E 型履带式推土机电驱动系统与 汽车上定义的混合动力技术较为相似但又有所不 同,因为它没有安装超大容量的蓄电池来储存能 量,而是将动力回馈给发动机,以动能的形式储存 能量. 不同于大多数混合动力车辆,推土机驱动时 很难使用储存的电能,但D7E 确实利用了其工作 负荷循环.当驱动转矩在改变方向时降低,此时燃 油停止注入汽缸,电动机驱动发电机,给推土机所 有电附件——液压泵、水泵、空调和照明灯供电, 并使发动机提高转速.在很短的时间内,发动机将 能量储存在飞轮中,等到机器反向加速运行时能量 释放,在非常短的时间内有效地储存能量.尽管卡 特彼勒 D7E 电驱动履带式推土机并不属于传统意 义上的混合动力范畴,但它带来了履带式推土机动 力传动系统技术革新的范例. 图2卡特彼勒 D7E 电驱动履带式推土机结构 另外近年兴起的一种基于二次调节静液传动 技术而形成的新型混合动力系统——静液驱动混合 动力系统 [10,11] ,它利用液压泵 / 液压马达可工作 于第四象限的特点,回收传统车辆浪费掉的制动动 能,存储于高压液压蓄能器中,然后在车辆起动和 加速过程中释放出来,提供辅助功率,可以减小发 动机的装机功率、降低油耗,达到节能目的.静液 驱动混合动力技术比油电混合动力功率密度大,短 时间内完成能量释放和存储能力强,输出转矩大、 安装空间小,具有无级调速的精细速度调节功能以 及工作可靠性高等优点,在履带车辆行走驱动装置 的应用上具有很高的可行性.但静液驱动混合动力 技术的关键元件的开发、匹配以及能量存储系统和 控制策略是研究难点. 推土机工作环境恶劣、工况复杂以及负载变化 剧烈,采用混合动力驱动方式后,对动力系统及其 主要部件可靠性等提出了更高的要求,控制策略和 操控性也更加复杂.如何针对推土机自身特点,开 展混合动力系统的能量存储设备及电池管理系统、 能量管理系统及协调控制策略、能量回收技术以及 提高可靠性和操控性等关键技术的研究,是混合动 力履带式推土机应用和发展的方向. 虽然工程机械混合动力技术现在还处于起步 阶段,不过在全球日益关注节能和环保的今天,混 合动力技术已经成为工程机械节能研究的热点,是 今后工程机械可持续发展的重要研究方向.我国科 技部已经将"新型混合动力工程机械关键技术及系 统"项目列入 2009 年国家"863"计划先进制造技 术领域的重点项目. 5 无线遥控技术 工程机械无线遥控技术主要是通过电磁波传 输控制信号,以实现远距离控制,其遥控系统主要 包括发射器、接收器、控制器和执行器 [12,13] .工 程机械遥控操作实现的工作原理如图 3. 无线遥控系统的遥控指令信号在发射端进行 编码、载波调制以及信号放大,然后通过天线以无 线电波的形式发射 ; 接收天线把无线电信号放大、 解调、译码后送给输出驱动控制电路,控制电路控 制相应的执行元件(电磁开关阀、电液比例阀、液 压油缸、直流电机、电磁继电器等)完成发动机起 动、熄火、油门调整、换挡、离合器、制动器、左76 右转向、灯光、喇叭以及工作装置所有操纵动作. 图3无线遥控工程机械原理图 目前国外已经生产出先进的遥控甚至无人驾 驶工程机械,随着通讯技术和多信息处理技术的高 速发展,以及多算法融合技术和自动控制理论的深 入研究,国外工程机械的无线遥控技术的研究方向 为:策略遥控系统和操纵者之间的协调控制 ; 通过 网络技术建立远程遥控系统 ; 采用预测技术进行遥 控,以克服时延造成的车辆遥控误差 ; 开发各种具 有高可靠性、经济实用的面向工程的车辆遥控系统. 国内对工程机械遥控技术的研究刚刚起步,主 要针对现有设备在保证原有手控操作功能的基础上 较好地实现遥控化改造.山推工程机械股份有限公 司与山东理工大学联合研制成功了中国第一台无线 遥控履带式推土机,采用计算机控制、无线通讯、 自动控制及电液比例控制等高新技术,利用微控制 器实现遥控信号的采集、编码、调制、发射、接收、解调和控制,可以实现遥控 / 手控兼容性,遥 控优先,两者互锁并可灵活切换,操作人员可通 过遥控器在远离推土机 300m 远处对其进行遥控作 业,大大降低了操作者劳动强度,增强了作业安全 性,提高了生产效率 [14] . 目前,工程机械无线遥控技术主要朝着自动 化、程序化和智能化的方向发展,遥控技术以其独 特的优势,必将成为履带式推土机甚至所有工程机 械产品智能化技术发展的重要方向. [参考文献] [1] Miroslaw Markowski.Advantages In Using LS And LUDB Systems To Control The Crawler dozer Blade[S].2000 : 209-215 [2]赵建军 . 履带车辆差速式转向机构动力学分析与比较 [J]. 工程机械,2002, (08). [3]邹渊,孙逢春,张承宁 . 电传动履带车辆双侧驱动 转速调节控制策略 [J]. 北京理工大学学报,2007,27 (2) : 303-307. [4]朱颜,李和言,马彪 . 静液驱动技术在高速履带车辆底 盘上的应用 [J]. 机床与液压,2010, (3) [5]刘昌盛等 . 工程机械混合动力技术的发展与应用 [J]. 建 筑机械,2009, (05). [6]Naruse M. ,Tamaru M.,Kimoto K.Hybrid construction equipment.U.S.Patent 6678972.2004- 01-20. [7]Masayuki K.Hybrid construction machine having auxiliary battery and control apparatus thereof:US,7279801[P].2007-10-09 [8]王庆丰,张彦廷,肖清 . 混合动力工程机械节能效果 评价及液压系统节能的仿真研究 [J] . 机械工程学报, 2005.12. [9]Caterpilar 公司 . Accgrade Laser Grade Control System : Track-Type Tractor [10]于秀敏,曹珊,李君等 . 混合动力汽控制策略的的研究 现状及其发展趋势 [J]. 机械工程学报,2006,42(11) : 11-16. [11] Sun H.,Jiang J H.,Wang X.,Su W. H..Research on the regenerative braking control strategy for hydrostatic transmission hybrid vehicle[J]. Journal of Northeastern University,2008(29.) : 248-252 [12]王俊峰,薛鸿德 . 现代遥控技术及应用 [M]. 北京 : 人 民邮电出版社,2005 [13]牟春燕,徐刚 . 工程机械液压遥控系统设计方案研究 [J]. 中国农机化 ,2007(1). [14]夏禹武,邹广德 . 履带式推耙机无线遥控系统设计方 法研究 [J]. 工程机械,2002,(08).