目前應(yīng)用在推土機上的自動找平控制方式有兩種:激光控制和gps三維高程控制。
激光控制機械自動找平系統(tǒng)是一種專門用于對施工作業(yè)面進行高精度平整的光機電液一體化自動控制設(shè)備,是專門與相關(guān)施工機械配套并提高其自動化水平的重要手段,是當今世界上的整平作業(yè)技術(shù)之一。世界的卡特彼勒公司和小松公司在其中小馬力推土機上都應(yīng)用了激光控制自動找平系統(tǒng)。推土機安裝激光控制機械自動找平系統(tǒng)主要是將激光信號轉(zhuǎn)化為電信號,根據(jù)電信號的變化控制電磁比例液壓換向閥,zui終控制鏟刀提升液壓缸實現(xiàn)平整作業(yè)。
gps三維控制系統(tǒng)集成了定位技術(shù)、設(shè)計軟件和強大的控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對推土機的控制、鏟刀的實時定位以及平整、掘土和運土的*自動化。滿足垂直曲線、過渡點、超高曲線和復(fù)雜站點等要求苛刻的工程建設(shè)需要。
1 推土機自動找平系統(tǒng)的使用對象和范圍
目前,激光控制機械自動找平技術(shù)在世界發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛的使用;近幾年國內(nèi)在農(nóng)田基本建設(shè)、水利水電工程、公路鐵路建設(shè)、機場建設(shè)和市政工程等方面也開始應(yīng)用。
2 基本配置
推土機的激光控制自動找平系統(tǒng)由激光發(fā)射器、激光接收器、控制器和推土機組成。
(1)激光發(fā)射器的分類
從發(fā)射距離上分為:發(fā)射直徑300 m、600 m、900 m和1 200 m;
從發(fā)射角度上分為:純水平發(fā)射器和斜坡發(fā)射器;
從作業(yè)坡面上分為:單坡發(fā)射器和雙坡發(fā)射器;
從水平校正方式上分為:人工水平校準和自動水平校準。
(2)激光接收器按接收角度可分為180°和360°兩種,它安裝在自動或手動桅桿上與推土鏟組成一體。推土機上應(yīng)當配置360°的接收器,以便于機器的靈活作業(yè)。
(3)控制器是連接激光接收器和推土機的重要組成部分,它有信號傳輸與處理功能,將接收器的信號進行數(shù)據(jù)處理、存儲、下載以實現(xiàn)對鏟刀的液壓控制,并且能夠根據(jù)施工工況和要求設(shè)置不同的精度等級,的可達到3~5 mm,粗略的可設(shè)置為20 mm,達到優(yōu)化施工的目的。
(4)推土機必須為液壓控制,在液壓管路上并聯(lián)電磁比例換向閥,使設(shè)備具有手動控制和自動控制兩種功能。
3 工作原理
激光控制自動找平技術(shù)是利用激光束參照平面作為非視覺控制手段,代替常規(guī)機械設(shè)備中操作人員的目測判斷方法,自動控制鏟刀刀口的升降高度,以便達到整平的效果。
激光發(fā)射器是由有源電池驅(qū)動的一種激光發(fā)生裝置,它被安置在作業(yè)面適當位置的三腳架上。激光發(fā)射頭在工作時是高速旋轉(zhuǎn)的,旋轉(zhuǎn)速度高達900 r/min,并可根據(jù)設(shè)定要求自動達到水平面或斜坡面狀態(tài),它發(fā)射的激光束可在作業(yè)面上形成一個激光光學平面,該平面即作為整平作業(yè)的基準參照面。由于該參照面是處于一定空間高度的穩(wěn)定平面,因而不受機群作業(yè)和其它因素的干擾。
激光接收器的功用是接收激光發(fā)射器發(fā)來的高程光信號,并根據(jù)相對基準參照面的高度變化將光信號轉(zhuǎn)換成變化的電信號,并傳輸?shù)娇刂破鳌?刂破鲗⒓す饨邮掌鱾鬟f來的電位信號,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換成控制信號,控制電磁比例換向閥通向鏟刀提升液壓缸的油量和方向,實現(xiàn)鏟刀的自動升降。
4 系統(tǒng)作業(yè)效率分析
推土機進行平整作業(yè)時,在公路路基施工中,將自卸車堆放的土料進行攤鋪,熟練的司機經(jīng)過3次作業(yè)可將路面大致整平,然后再經(jīng)過平地機2次作業(yè)后才能進行壓實作業(yè)。采用推土機加裝自動找平系統(tǒng)后,自卸車堆放的土料只需一次平整作業(yè)即可進行壓實作業(yè)(平整度不大于20 mm)。工作效率提高,勞動強度降低,質(zhì)量明顯改善。尤其在進行大面積場地作業(yè)時,不僅作業(yè)周期加快,而且減少了施工中的多次測量,減少返工,一次施工即可達到要求。
5 應(yīng)用實例
加裝激光自動找平系統(tǒng)的山推tsy160l型推土機曾在三峽大壩右岸rcc圍堰工程中進行施工(題圖)。施工對象為堆放的混凝土散料,由于施工要求鋪層的厚度要均勻平整,整個作業(yè)面要協(xié)調(diào)一致,且要一次完成任務(wù),不能有太長的時間間隔。如果采取手動操作施工,不僅難以達到平整度要求,而且混凝土的凝固時間也不允許,將嚴重影響工程的質(zhì)量。采用自動找平系統(tǒng)后,一臺推土機可以配合12~15臺自卸卡車送料,而且成堆卸放的物料不需要進行粗略攤鋪,經(jīng)過推土機的一次整平作業(yè)即可滿足進行振動壓實的要求,每小時作業(yè)面積可達到8 000~11 000 m2,滿足混凝土物料的快速整平要求。
6 結(jié)束語
在國內(nèi),自動找平系統(tǒng)在推土機上的應(yīng)用雖然尚處于初始階段,但是隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及工程施工要求的不斷變化,該領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿κ欠浅4蟮模瑧?yīng)該得到重視和關(guān)注。尤其在機群化作業(yè)施工中,更具有*的優(yōu)越性。
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