雙驅單鋼輪振動壓路機液壓系統參數匹配研究

彭香雪

摘要：為解決當前振動壓路機液壓系統參數匹配效果較差，無法提高其運行性能與工作壽命的問題，開展了液壓系統參數匹配的深入研究。在壓路機液壓系統技術參數選取完畢后，通過確定液壓系統啟振時間、液壓系統振動泵參數匹配設計、液壓系統振動馬達參數匹配設計，提出了一種全新的匹配方法。根據匹配結果可知，新的方法能夠提高液壓系統能量利用率，優化運行性能。

關鍵詞：雙驅；液壓系統；單鋼輪；匹配；振動

0? ?引言

液壓系統作為壓路機的重要組成部分，對其使用性能具有直接影響[1]。現階段，傳統的壓路機液壓系統在參數匹配方面存在一定的缺陷，液壓系統沖擊問題較嚴重，整機性能得不到保障，無法適用于復雜工況[2]。針對這一問題，本文在傳統壓路機液壓系統參數匹配方法基礎上，以某雙驅單鋼輪振動壓路機液壓系統為例，開展液壓系統參數匹配的全面深入研究。

1? ?壓路機液壓系統技術參數分析

選取某品牌的雙驅單鋼輪振動壓路機，作為此次研究的目標。配發動機型號為云內490型，工作質量6t，行走速度0～8km/h，振動頻率為45Hz，爬坡能力30°。驅動方式為變矩器無級變速，振動模式為前輪單振，采用液壓轉向。該振動壓路機通常作業不超過Ⅱ檔，在轉場運輸時可以高速行駛，但最高擋位不超過Ⅳ檔。該振動壓路機作業過程中，系統一般不會產生較大的壓力變化[3]。

使用數據采集儀，采集壓路機在不同振動工況下，液壓系統對應的工作參數數據，如表1所示。從表1可以看出，在不同振動工況下，壓路機液壓系統運行所需的驅動力矩與功率存在明顯差異。

2? ?確定液壓系統啟振時間

通過反復計算，得出振動壓路機液壓系統多組啟振時間。在眾多計算結果中，選取最高啟振時間與最低啟振時間[5]。依據壓路機過載壓力閥的動態變化，在最高啟振時間與最低啟振時間范圍內，選取過載壓力閥運行效果最佳的啟振時間，作為雙驅單鋼輪振動壓路機液壓系統的最終啟振時間[6]。

3? ?液壓系統振動泵參數匹配設計

分別從振動壓路機液壓系統振動泵運行可靠性與工作壽命兩個維度，設計液壓系統振動泵匹配參數。

基于液壓系統振動泵運行可靠性維度來說，通常情況下，雙驅單鋼輪振動壓路機啟振時多數為帶載啟動。受到外界負載的影響，液壓系統振動馬達轉速會發生不同程度的變化，直接影響液壓系統內的流速，甚至可能會形成壓力沖擊[7]。一旦壓力沖擊得不到有效控制，液壓系統壓力匹配的瞬態壓力峰值超出設定的最高壓力值，將導致壓路機液壓系統工作可靠性降低。

基于液壓系統工作壽命方面，需要先明確振動壓路機液壓系統工作壓力與液壓元件壽命之間存在的關聯。本文采用MATLAB模擬分析軟件，繪制如圖1所示的關系示意圖。通過圖1可以得知，在液壓系統高、中、低3個不同壓力階段，液壓元件壽命存在較大差異。

為了延長雙驅單鋼輪振動壓路機的工作壽命，充分發揮各個液壓件的工作效能，需將壓路機液壓系統平穩工況的壓力集中匹配在中等壓力區，將液壓系統振動泵工作轉速匹配至系統額定工作轉速上，使液壓系統工作壓力與振動泵的壽命呈指數反比變化[8]。

在此基礎上，分別計算液壓系統振動泵的容積效率、振動泵的機械效率以及振動泵的總效率，得出液壓系統振動泵的各項匹配參數。液壓系統振動泵的容積效率計算如下：

4? ?液壓系統振動馬達參數匹配設計

為實現壓路機液壓系統參數匹配的目標，需提取液壓系統振動馬達的運行特征，進行液壓系統振動馬達匹配參數設計。根據雙驅單鋼輪振動壓路機液壓系統的運行狀況，選取匹配度較高的90系列斜盤式馬達。

該系列的馬達在低轉速下具有較高的運行效率，其全排量時的總效率曲線變化如圖2所示。該系列馬達內含有滑靴密封面，在液壓系統轉速比范圍內運行效率較高，能適應雙驅單鋼輪振動壓路機作業過程中頻繁啟動加速與停車減速的需求，因此選擇該系列馬達。

根據液壓系統振動泵轉速匹配方法原理，設定振動馬達的額定轉速以及其與振動泵的匹配點，保證振動馬達承受的壓力與液壓系統泵壓力保持一致。在此基礎上，綜合考慮振動壓路機液壓系統馬達低速穩定性，將馬達初始轉速設置為低轉速，將馬達壓力匹配至中壓區，監測并記錄液壓系統溢流閥設定值的動態變化。在此基礎上，轉換馬達轉速，控制轉速轉換過程中液壓系統產生的壓力波動，使液壓系統振動馬達壓力參數匹配達到最佳，實現振蕩馬達運行總效率最優化目標。

5? ?匹配結果分析

在液壓系統各項參數匹配設計完畢后，需要對本文提出的參數匹配結果作出全方位的客觀檢驗，判斷液壓系統各項參數設計是否符合相關要求規范，以及本文提出的研究內容能否提高振動壓路機運行性能。

隨機選取液壓系統不同運行狀態下的壓力值，作為此次試驗的樣本。首先，預處理此次試驗的各項實測值，確定300組有效液壓系統的有效試驗值。保證試驗樣本參數中，包括液壓系統振動泵轉速、變量泵排量比、油液溫度以及系統回路壓力值。分別設定訓練樣本數量為240組，測試樣本數量為60組。按照圖3所示壓路機液壓系統回路估計模型，完成液壓系統回路中壓力值的估計。

在模型中輸入液壓系統各項參數，作為壓力估計模型的輸入層參數。根據神經網絡結構特征，設定模型運行周期。經過其迭代訓練，獲取回路壓力估計值，將其作為輸出量，實現液壓系統回路中壓力值估計的目標。模型迭代訓練表達式為：

在此基礎上，基于振動壓實工況下，估計液壓系統某一段壓力變化實際情況，將獲取到的回路壓力估計值與試驗樣本值進行對比，得出液壓系統回路壓力估計值的相對誤差，如圖4所示。從圖4可以看出，應用上述本文提出的參數匹配方法，液壓系統回路壓力估計值與實際樣本值之間存在的相對誤差較小，表明液壓系統壓實運行過程中，回路壓力穩定變化，未出現異常，液壓系統元件疲勞及磨損問題得到了有效控制。

在此基礎上，為了使試驗效果更加清晰直觀，特引入對比分析的試驗方法，將本文提出的液壓系統參數匹配方法設置為實驗組，將傳統的參數匹配方法設置為對照組，進行對比分析。選取液壓系統能量利用率作為此次試驗的評價指標，分別應用上述2種參數匹配方法。利用MATLAB模擬分析軟件，測定2種參數匹配方法應用后液壓系統的能量利用率，并對其進行對比，進而判斷參數匹配方法的可行性。液壓系統能量利用率對比結果如表2所示。

通過表2的對比結果可以看出：本文提出的參數匹配方法應用后，在壓路機壓實運行過程中，液壓系統能量利用率達到了75.57%；而傳統方法應用后，液壓系統能量利用率僅為48.46%；本文方法較傳統方法相比節能27.11%，極大程度地提高了壓路機液壓系統的能量利用率，能夠有效地優化壓路機運行性能，延長其工作壽命。綜上所述，本文提出的參數匹配方法具有較高的可行性，優化效果顯著。

6? ?結束語

科學合理的參數匹配，對振動壓路機液壓系統的穩定運行具有重要意義。通過本文提出的論述內容，改善了傳統參數匹配方法存在的問題與不足。根據對比結果可以得知，本文提出的參數匹配方法應用后，有效地提高了液壓系統的能量利用率，較傳統方法相比節能了27.11%，優化了壓路機運行性能，并延長了其工作壽命。

參考文獻

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