一种压路机的电控系统

《一种压路机的电控系统》涉及一种压路机的控制系统，具体是一种压路机的电控系统，属于压路机技术领域。

截至2015年4月，压路机作为工程机械中常用的一种道路设备，已被广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业，可以碾压沙性、半粘性及粘性土壤、路基稳定土及沥青混凝土路面层。压路机大都配有动力换挡变速箱，如单钢轮振动压路机和轮胎压路机，其通过机械手柄控制器进行控制。如图1所示，手柄控制采用U型布置，前进三挡或两挡，后退三挡或两挡，换挡和换向功能集成于一个手柄上，油门控制集成在另一个手柄上。因压路机压实工作的过程只是个频繁的前进后退且压实速度要求稳定，只是使用换向功能，无需更换挡位。但传统用机械手柄控制器进行变换前进后退方向时必须更换挡位，而挡位的更换又是一个U型操作的过程，故操作复杂，人机工程性差，易导致疲劳，操作舒适性不好，可靠性不高。

截至2015年4月，全液压驱动压路机其控制方式为“1”字型操作方式，如图2所示，手柄往前推，为前进方向行驶，行程越大，行驶速度越快；手柄往后推，为后退方向行驶，行程越大，行驶速度越快；其操纵原理为：手柄通过软轴与驱动柱塞泵的斜盘摇臂相连，手柄的推拉即推拉柱塞泵的斜盘，从而实现压路机行驶方向的改变，推拉斜盘还能改变其倾斜角度从而实现速度的变化，其操纵方便，舒适性好。因此，将机械驱动压路机的操控达到全液压驱动产品的操控水平，从而使操作轻便是目前的一种趋势。

图1为现有（截至2015年4月）手柄控制方式的结构示意图；

图2为全液压驱动压路机的操作方式图；

图3为《一种压路机的电控系统》一种实施方式的结构示意图；

图4为《一种压路机的电控系统》一种实施方式的原理图；

图5为《一种压路机的电控系统》另一种实施方式的原理图；

图6为《一种压路机的电控系统》另一种实施方式中控制手柄的结构示意图。

图中：1、控制手柄，2、旋钮，3、挡位选择器，4、前进传感器，5、后退传感器，6、控制器，7、变速箱，8、挡位电磁阀，9、方向电磁阀，10、触点a，11、触点b，12、振动开关，13、柱塞泵电磁阀b，14、柱塞泵电磁阀a，15、软轴，16、油门控制，17、油门手柄。

2021年6月24日，《一种压路机的电控系统》获得第二十二届中国专利奖优秀奖。

结合附图和具体实施例对《一种压路机的电控系统》作进一步说明。

• 实施例一

如图3和图4所示，一种压路机的电控系统，其换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上，包括控制手柄1、旋钮2、挡位选择器3、前进传感器4、后退传感器5、控制器6、变速箱7、柱塞泵电磁阀、软轴15和油门控制16，所述变速箱7上设有挡位电磁阀8和方向电磁阀9，所述控制手柄1和旋钮2均布置在操作面板上，旋钮2与挡位选择器3相连，所述挡位选择器3由0、1、2、3四个挡位控制，并将挡位信息传送给控制器6；控制器6根据挡位选择器3的反馈信息对变速箱7的挡位电磁阀8进行控制，实现压路机行驶的换挡；所述前进传感器4和后退传感器5布置在控制手柄1运行的轨道上，并将行走的方向信息传送给控制器6，控制器6根据前进传感器4和后退传感器5的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，实现压路机行驶的换向；控制手柄1上集成有振动开关12、触点a10、触点b11和软轴15，触点a10、触点b11分别与柱塞泵电磁阀a14、柱塞泵电磁阀b13相连，软轴15与发动机的油门控制16相连，通过控制手柄1的控制实现发动机转速的调整，并通过振动开关12的控制实现整机的高幅低频或低幅高频功能。

优选地，所述油门控制16为机械式，通过推或拉控制手柄1调整发动机的转速，当发动机转速达到额定转速后，按动振动开关12，使其与触点a10或触点b11相连，若振动开关12与触点a10连通时，与触点a10相连的柱塞泵电磁阀a14得电，实现整机的高幅低频功能，若振动开关12与触点b11相连，与触点b11相连的柱塞泵电磁阀b13得电，则实现整机的低幅高频功能。

工作过程：

压路机起步作业时，首先，操作者操纵面板上的旋钮2，使其位于1挡标识处并控制1挡离合器，挡位选择器3便将挡位信息传递给控制器6，控制器6对变速箱7上的挡位电磁阀8进行控制，使压路机处于1挡，然后，操作者再操纵控制手柄1向前（向后），控制手柄1通过软轴14与发动机油门控制16相连，可调整发动机转速，前进传感器4（后退传感器5）布置在控制手柄1运行轨道上接受信号并传递给控制器6，控制器6根据前进传感器4（后退传感器5）反馈的行走方向信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制实现压路机行驶起步。

压路机前进行驶（后退行驶）时进行换挡作业，以1挡换到2挡为例，操作者操纵面板上的旋钮2，使旋钮2改变对应的挡位标识并控制2挡离合器，由对应的1挡标识切换到2挡标识，挡位选择器3便将挡位信息传递给控制器6，控制器6对变速箱7上的挡位电磁阀8进行控制，使压路机处于2挡行驶。

压路机恒速（挡位不变）行驶时进行换向作业，以前进换成后退为例，操作者操纵控制手柄1回拉，在此过程中，控制手柄1不再触发前进传感器4，前进传感器4将控制手柄1的位置信息传递给控制器6，控制器6根据前进传感器4的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，使压路机的行驶方向处于中位，随后，控制手柄1便会触发后退传感器5，后退传感器5将控制手柄1的位置信息传递给控制器6，控制器6根据后退传感器5的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，使压路机的行驶方向后退，完成换向作业。

压路机停止行驶时，首先，操作者将控制手柄1回到中位，此时控制手柄1便停止触发前进传感器4（后退传感器5），前进传感器4（后退传感器5）将控制手柄1的位置信息传递给控制器6，控制器6根据前进传感器4（后退传感器5）的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，使压路机的行驶方向处于中位，然后，操作者再将旋钮2处于挡位标识0挡处，使压路机停止行驶。

压路机振动作业，在压路机行驶后，推或拉控制手柄1使发动机转速达到额定转速后，按动振动开关12，使其与触点a10相连，触点a10与柱塞泵电磁阀a14相连，使柱塞泵电磁阀a14得电，柱塞泵电磁阀a14得电后，柱塞泵驱动柱塞马达，使实现整机的高幅低频功能，若振动开关12与触点b11相连，使柱塞泵电磁阀b13得电，柱塞泵电磁阀b13得电后，柱塞泵驱动柱塞马达，则实现整机的低幅高频功能。

• 实施例二

如图5和图6所示，一种压路机的电控系统，其换挡和换向功能、振动起停功能集成在一起，包括控制手柄1、挡位选择器3、前进传感器4、后退传感器5、控制器6、变速箱7、柱塞泵电磁阀、软轴15、油门控制16和油门手柄17，所述变速箱7上设有挡位电磁阀8和方向电磁阀9，所述控制手柄1布置在操纵面板上，并与挡位选择器3相连；所述挡位选择器3由F1、F2、F3、R1、R2、R3六个挡位控制，并将挡位信息传送给控制器6；控制器6根据挡位选择器3的反馈信息对变速箱7的挡位电磁阀8进行控制，实现压路机行驶的换挡；所述前进传感器4和后退传感器5布置在控制手柄1运行的轨道上，并将行走的方向信息传送给控制器6；控制器6根据前进传感器4和后退传感器5的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，实现压路机行驶的换向；所述控制手柄1的操纵布局设计为“1”字型或蛇型，控制手柄1上集成有振动开关12、触点a10和触点b11，触点a10、触点b11分别与柱塞泵电磁阀a14、柱塞泵电磁阀b13相连，通过振动开关12的控制实现整机的高幅低频或低幅高频功能；油门手柄17通过软轴15与发动机的油门控制16相连，用于调整发动机的转速。

优选地，所述油门手柄17为机械式，通过推或拉油门手柄17调整发动机的转速；压路机振动作业时，需调整发动机的转速至额定转速，待发动机转速达到额定转速后，按动振动开关12，使其与触点a10或触点b11相连，若振动开关12与触点a10连通时，与触点a10相连的柱塞泵电磁阀a14得电，实现整机的高幅低频功能，若振动开关12与触点b11相连，与触点b11相连的柱塞泵电磁阀b13得电，则实现整机的低幅高频功能。

工作过程：

压路机起步作业时，首先，操作者推或拉油门手柄17调整发动机的转速至额定转速，推或拉控制手柄1，使其位于F1（或R1）挡标识处并控制1挡离合器，挡位选择器3便将挡位信息传递给控制器6，控制器6对变速箱7上的挡位电磁阀8进行控制，使压路机处于F1（或R1）挡，前进传感器4（后退传感器5）布置在控制手柄1运行轨道上接受信号并传递给控制器6，控制器6根据前进传感器4（后退传感器5）反馈的行走方向信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制实现压路机行驶起步。

压路机前进行驶（后退行驶）时进行换挡作业，以F1挡换到F2挡为例，操作者推控制手柄1，使控制手柄1改变对应的挡位标识，由对应的F1挡标识切换到F2挡标识并控制2挡离合器，挡位选择器3便将挡位信息传递给控制器6，控制器6对变速箱7上的挡位电磁阀8进行控制，使压路机处于F2挡行驶。

压路机恒速（挡位不变）行驶时进行换向作业，以前进换成后退为例，操作者操纵控制手柄1回拉，在此过程中，控制手柄1不再触发前进传感器4，前进传感器4将控制手柄1的位置信息传递给控制器6，控制器6根据前进传感器4的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，使方向离合器脱开，控制手柄1越过中位后，控制手柄1便会触发后退传感器5，后退传感器5将控制手柄1的位置信息传递给控制器6，控制器6根据后退传感器5的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，使压路机的行驶方向后退，完成换向作业。

压路机停止行驶时，首先，操作者将控制手柄1回到中位，此时控制手柄1便停止触发前进传感器4（后退传感器5），前进传感器4（后退传感器5）将控制手柄1的位置信息传递给控制器6，控制器6根据前进传感器4（后退传感器5）的反馈信息对变速箱7的方向电磁阀9进行控制，使方向离合器脱开，然后，操作者再将油门手柄17处于中位，使压路机停止行驶。

压路机振动作业，在压路机行驶后，推或拉油门手柄17使发动机转速达到额定转速后，按动振动开关12，使其与触点a10相连，触点a10与柱塞泵电磁阀a14相连，使柱塞泵电磁阀a14得电，柱塞泵电磁阀a14得电后，柱塞泵驱动柱塞马达，使实现整机的高幅低频功能，若振动开关12与触点b11相连，使柱塞泵电磁阀b13得电，柱塞泵电磁阀b13得电后，柱塞泵驱动柱塞马达，则实现整机的低幅高频功能。

由上述结构可见，《一种压路机的电控系统》根据配电控换挡变速箱（动力换挡变速箱、双离合或单离合的变速箱）压路机的使用工况，考虑到压路机压实工作过程只是频繁的前进后退且压实速度要求稳定，不用更换挡位，只是使用换向功能，通过技术升级，将换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上（分机械式和电控式）或将换挡和换向功能集成在一起，操纵布局设计为1字型或蛇型，压实工作时，通过推或拉动手柄就可控制压路机的前进后退，操纵简便，其操作便利性和舒适性达到全液压驱动压路机产品的水平。最终，使机械驱动压路机的操控达到全液压驱动产品的操控水平，从而使操作轻便。此外，采用电子油门代替机械式油门控制也可实现上述技术方案。

一种压路机的电控系统发明目的

《一种压路机的电控系统》能使压路机的操控达到全液压产品的操控水平，操作轻便。

一种压路机的电控系统实现装置

《一种压路机的电控系统》包括挡位选择器、前进传感器、后退传感器、控制器、变速箱、柱塞泵电磁阀、软轴和油门控制，所述变速箱上设有挡位电磁阀和方向电磁阀，所述挡位选择器用于将挡位信息传送给控制器；控制器根据挡位选择器的反馈信息对变速箱的挡位电磁阀进行控制，实现压路机行驶的换挡；所述前进传感器和后退传感器用于将行走的方向信息传送给控制器，控制器根据前进传感器和后退传感器的反馈信息对变速箱的方向电磁阀进行控制，实现压路机行驶的换向；所述软轴与发动机的油门控制相连，所述换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上，或换挡和换向功能集成在一起，操纵布局设计为“1”字型或蛇型。

所述换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上是指包括用于控制换向和油门的控制手柄和用于换挡控制的旋钮，所述控制手柄和旋钮均布置在操作面板上，旋钮与挡位选择器相连，所述挡位选择器由0、1、2、3四个挡位控制；所述前进传感器和后退传感器布置在控制手柄运行的轨道上，并将行走的方向信息传送给控制器；控制手柄上集成有振动开关、触点a和触点b，触点a、触点b分别与柱塞泵电磁阀a、柱塞泵电磁阀b相连，软轴与控制手柄相连，通过控制手柄的控制实现发动机转速的调整，并通过振动开关的控制实现整机的高幅低频或低幅高频功能。

一种压路机的电控系统优选方法

优选地，所述油门控制为机械式，通过推或拉控制手柄调整发动机的转速，当发动机转速达到额定转速后，按动振动开关，使其与触点a或触点b相连，若振动开关与触点a连通时，与触点a相连的柱塞泵电磁阀a得电，实现整机的高幅低频功能，若振动开关与触点b相连，与触点b相连的柱塞泵电磁阀b得电，则实现整机的低幅高频功能。

所述换挡和换向功能集成在一起，操纵布局设计为“1”字型或蛇型是指包括用于控制换向和换挡的控制手柄和用于控制油门的油门手柄，所述控制手柄布置在操纵面板上，并与挡位选择器相连；所述挡位选择器由F1、F2、F3、R1、R2、R3六个挡位控制，所述前进传感器和后退传感器布置在控制手柄运行的轨道上，并将行走的方向信息传送给控制器；控制手柄上集成有振动开关、触点a和触点b，触点a、触点b分别与柱塞泵电磁阀a、柱塞泵电磁阀b相连，通过振动开关的控制实现整机的高幅低频或低幅高频功能；油门手柄通过软轴与发动机的油门控制相连，用于调整发动机的转速。

优选地，所述油门手柄为机械式，通过推或拉油门手柄调整发动机的转速；压路机振动作业时，需调整发动机的转速至额定转速，待发动机转速达到额定转速后，按动振动开关，使其与触点a或触点b相连，若振动开关与触点a连通时，与触点a相连的柱塞泵电磁阀a得电，实现整机的高幅低频功能，若振动开关与触点b相连，与触点b相连的柱塞泵电磁阀b得电，则实现整机的低幅高频功能。

一种压路机的电控系统改善效果

《一种压路机的电控系统》根据配电控换挡变速箱（动力换挡变速箱、双离合或单离合的变速箱）压路机的使用工况，考虑到压路机压实工作过程只是频繁的前进后退且压实速度要求稳定，不用更换挡位，只是使用换向功能，通过技术升级，将换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上（分机械式和电控式）或将换挡和换向功能集成在一起，操纵布局设计为1字型或蛇型，压实工作时，通过推或拉动手柄就可控制压路机的前进后退，操纵简便，其操作便利性和舒适性达到全液压驱动压路机产品的水平。最终，使机械驱动压路机的操控达到全液压驱动产品的操控水平，从而使操作轻便。

1.一种压路机的电控系统，其特征在于，包括挡位选择器（3）、前进传感器（4）、后退传感器（5）、控制器（6）、变速箱（7）、柱塞泵电磁阀、软轴（15）和油门控制（16），所述变速箱（7）上设有挡位电磁阀（8）和方向电磁阀（9），所述挡位选择器（3）用于将挡位信息传送给控制器（6）；控制器（6）根据挡位选择器（3）的反馈信息对变速箱（7）的挡位电磁阀（8）进行控制，实现压路机行驶的换挡；所述前进传感器（4）和后退传感器（5）用于将行走的方向信息传送给控制器（6），控制器（6）根据前进传感器（4）和后退传感器（5）的反馈信息对变速箱（7）的方向电磁阀（9）进行控制，实现压路机行驶的换向；所述软轴（15）与发动机的油门控制（16）相连，所述换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上，或换挡和换向功能集成在一起，操纵布局设计为“1”字型或蛇型。

2.根据权利要求1所述的一种压路机的电控系统，其特征在于，所述换挡和换向功能分开控制，并且换向和油门控制集成在一个操控手柄上是指包括用于控制换向和油门的控制手柄（1）和用于换挡控制的旋钮（2），所述控制手柄（1）和旋钮（2）均布置在操作面板上，旋钮（2）与挡位选择器（3）相连，所述挡位选择器（3）由0、1、2、3四个挡位控制；所述前进传感器（4）和后退传感器（5）布置在控制手柄（1）运行的轨道上，并将行走的方向信息传送给控制器（6）；控制手柄（1）上集成有振动开关（12）、触点a（10）和触点b（11），触点a（10）、触点b（11）分别与柱塞泵电磁阀a（14）、柱塞泵电磁阀b（13）相连，软轴（15）与控制手柄（1）相连，通过控制手柄（1）的控制实现发动机转速的调整，并通过振动开关（12）的控制实现整机的高幅低频或低幅高频功能。

3.根据权利要求2所述的一种压路机的电控系统，其特征在于，所述油门控制（16）为机械式，通过推或拉控制手柄（1）调整发动机的转速，当发动机转速达到额定转速后，按动振动开关（12），使其与触点a（10）或触点b（11）相连，若振动开关（12）与触点a（10）连通时，与触点a（10）相连的柱塞泵电磁阀a（14）得电，实现整机的高幅低频功能，若振动开关（12）与触点b（11）相连，与触点b（11）相连的柱塞泵电磁阀b（13）得电，则实现整机的低幅高频功能。

4.根据权利要求1所述的一种压路机的电控系统，其特征在于，所述换挡和换向功能集成在一起，操纵布局设计为“1”字型或蛇型是指包括用于控制换向和换挡的控制手柄（1）和用于控制油门的油门手柄（17），所述控制手柄（1）布置在操纵面板上，并与挡位选择器（3）相连；所述挡位选择器（3）由F1、F2、F3、R1、R2、R3六个挡位控制，所述前进传感器（4）和后退传感器（5）布置在控制手柄（1）运行的轨道上，并将行走的方向信息传送给控制器（6）；控制手柄（1）上集成有振动开关（12）、触点a（10）和触点b（11），触点a（10）、触点b（11）分别与柱塞泵电磁阀a（14）、柱塞泵电磁阀b（13）相连，通过振动开关（12）的控制实现整机的高幅低频或低幅高频功能；油门手柄（17）通过软轴（15）与发动机的油门控制（16）相连，用于调整发动机的转速。

5.根据权利要求4所述的一种压路机的电控系统，其特征在于，所述油门手柄（17）为机械式，通过推或拉油门手柄（17）调整发动机的转速；压路机振动作业时，需调整发动机的转速至额定转速，待发动机转速达到额定转速后，按动振动开关（12），使其与触点a（10）或触点b（11）相连，若振动开关（12）与触点a（10）连通时，与触点a（10）相连的柱塞泵电磁阀a（14）得电，实现整机的高幅低频功能，若振动开关（12）与触点b（11）相连，与触点b（11）相连的柱塞泵电磁阀b（13）得电，则实现整机的低幅高频功能。

由上述分析可知，胶轮压路机自身的重力、胶轮的规格材质及充气压力等参数是影响胶轮压路机性能的主要因素另外还可以得知，对于不同铺层材料的路面，要选用不同配置的胶轮压路机进行压实作业，才能达到良好的压实效果。

缩轮压路机胶轮规格材质和压力

为了保证压实过程中免受沥青混合料的刮伤，胶轮压路机采用的胶轮一般是由特制的合成橡胶构成的，具有高强度、耐磨损等特点胶轮的宽度和半径对于调节铺层受力具有一定的作用，减小胶轮的直径和宽度都可以减小其支承面积增大胶轮对地面的接触压应力，从而增大压陷深度和剪切力为了适应不同铺层路面的压实要求，需要在施工前合理调节胶轮压路机的充气压力胶轮的充气压力应根据施工实际情况，配合胶轮的负荷量进行合理取值。

缩轮压路机胶轮压路机的自身重力

缩轮压路机的重力同样影响着压实质量由于被压实材料的弹塑性，当压路机经过后铺层材料会发生弹性变形和塑性变形弹性变形会在压路机经过后恢复原状，而塑性变形则会使被压实材料产生塑形流动或体积减小，宏观表现为压实效果施工中合理选择胶轮压路机的吨位非常重要。

双排光面胶轮是缩轮压路机广泛采用的行走机构，同时也是胶轮压路机的工作装置在实际作业过程中，光面胶轮与铺层之间是通过力的相互作用来实现铺层的压实和整平效果的，因此需要对压实过程中胶轮的受力进行分析，从而全面了解胶轮压路机的工作机理。

在压实作业过程中，铺层与胶轮压路机之间相互作用的力主要集中在垂直方向和水平面内压路机前进方向，在垂直于前进的方向上也有力的作用，虽然该力较小，但其对于铺层的压实作用同样不可忽视。 垂直方向上，铺层受到胶轮压路机重力引起的垂直静载荷。在该静载荷的作用下，沥青混合料颗粒之间的水分和空气被挤出，颗粒形成的镶嵌结构趋于稳定，从而使铺层的密实度增大。 在水平面内压路机前进方向上，铺层与胶轮压路机之间的相互作用力主要表现为胶轮压路机的行走阻力。该阻力主要由胶轮的滚动阻力、胶轮弹性变形引起的滚动阻力、马区动轮的滑转阻力以及车轮的推土阻力等几部分组成。

根据Bekker假定的相关内容，可以认为在上述行走阻力的作用下，铺层上表面会受到与之具有同样大小，但方向相反的反作用力，该作用力直接对铺层材料产生剪切作用，从而使沥青混合料颗粒发生相对移动，有利于物料在水平面内压路机前进方向上实现位置的重新组合，便于小粒径物料镶嵌到大粒径颗粒组成的物料骨架之中，从而实现了铺层的密实。

在上述几个阻力分量中，胶轮弹性变形引起的滚动阻力对铺层的密实作用最为显著。由于胶轮的弹性在压路机本身的重力及铺层路面的支持力作用下，胶轮与铺层之间的接触面发生变形。对于表层颗粒来说，当胶轮刚开始进入结合区时，该处物料受水平相前的推挤力，要相对于原位置向前发生移动，当胶轮开始退出结合区时，该处物料受水平向后的剪切力，要相对于原位置向后发生移动，这就对铺层物料产生了水平面内压路机前进方向上的揉搓作用。

直流电动机转矩易于控制，具有艮好的起制动性能，因此在早期的机床电控系统中，一直采用直流电动机电控系统。随着电力电子技术、自动控制技术和微处理器技术的发展，交流电动机电控系统得到了越来越广泛的应用 。2100433B