筑路机械电液混合智能冷却系统的研制

摘要

当前筑路机械的冷却系统主要是采用了传统曲轴定传动比驱动,这种驱动方式使筑路机械的发动机起动转矩大、预热时间长、冷却不合理,风扇耗能较大(在发动机额定工况下功耗约占发动机有效输出功率的5％-12％[1]),降低了发动机的动力输出,且风扇安装位置受到限制,工作噪声大.该课题设计了一种新型的冷却系统.该冷却系统可以解决筑路机械在施工中常出现的发动机过热和液压传动系统冷却不足的问题该论文对该冷却系统的工作原理、硬件组成、软件设计作了详细论述.系统的特点及其实现的功能为:不同于以往单一式的冷却系统,该系统将整个冷却系统分成了两个主要部分:发动机冷却系统和液压油冷却系统,这两个系统分别对发动机和液压油冷却,并由一片单片机进行统一控制.发动机冷却系统采用了电液比例技术控制风扇转速:单片机可以根据冷却液温度、冷却液温度变化率和目标冷却液温度调节液压驱动系统中比例阀的控制电流,进而控制风扇转速.液压油冷却系统采用了电机驱动,然后由单片机根据液压油的温度控制电机的起停.两种风扇驱动方式分别根据不同的冷却要求,独立工作.该设计方案是经过大量的科学调研及现场考察后制定的.课题研究内容主要是包括:设计方案的确定、主要液压元件和驱动电机的选型计算、实现控制系统中软硬件的合理设计及匹配、系统抗干扰的设计.系统的硬件采用了模块结构设计,主要是包括采样模块、CUP主控制模块、A/D转换模块、D/A转换模块、电液比例驱动模块和电机驱动模块等几个部分组成.在软件设计中力求程序设计简洁,大量运用了子程序的设计与调用,使程序具有易扩展、可修改移植的优点.总之该系统不仅可以有效解决筑路机械发动机过热和液压油冷却不足及冷启动困难的问题,而且系统还具有安装灵活、节省燃油、降低噪声、体积小、功率大等优点,将之推广运用到筑路机械中,将会获得良好的社会经济效益.

目录

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摘要

Abstract

1.绪论

1.1课题背景

1.1.1当前筑路机械冷却系统存在的问题

1.1.2当前改进冷却系统的技术方案

1.2课题的提出

1.2.1国内外对电液比例技术控制冷却系统的研究

1.3研究的意义

1.4研究内容及技术要求

1.4.1研究内容

1.4.2筑路机械智能冷却系统的要求

1.5系统的整体设计方案

1.5.1系统整体设计方案

1.5.2系统具体技术路线及实现的功能

2.主要液压元件和驱动电机的选型

2.1原冷却系统中水泵风扇消耗功率及转矩的确定

2.1.1冷却系统需要散热量的计算

2.1.2冷却水的循环量及水泵消耗功率的计算

2.1.3冷却空气需要量及风扇功率计算

2.1.4计算原冷却系统驱动水泵及风扇的转矩

2.2功率转矩修正

2.3液压马达选型计算

2.4液压油泵的选型

2.5电液比例阀的选型

2.6液压油冷却系统中直流电机的选型

3.单片机控制系统的设计

3.1温度传感器的选择及信号采集放大电路

3.1.1温度传感器的选择及安装位置的确定

3.1.2信号采集放大电路的设计

3.2系统硬件设计

3.2.1微处理器的选择

3.2.2 A/D转换接口电路设计

3.2.3 D/A转换接口电路设计

3.2.4系统驱动电路设计

3.3电源电路设计

3.4系统软件设计

3.4.1程序语言与内存的划分

3.4.2系统主要程序模块

3.5系统抗干扰设计

3.5.1硬件抗干扰设计

3.5.2软件抗干扰设计

4.测试记录

4.1测试A/D转换模块

4.2温度采样及其处理电路与ADC0809的匹配性能

4.3发动机冷却控制系统性能初步测试

4.4液压系统冷却控制系统的性能测试

5.结论与展望

5.1结论

5.2展望

5.2.1课题展望

5.2.2筑路机械冷却系统的发展展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文