[发明专利]一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制装置，其特征在于，包括液压油箱（31）、风机油缸液压系统、风机马达液压系统和PLC控制系统，其中：

所述的除雪车至少包括车体（1）和风机（5），风机（5）两侧通过对称的风机左升降油缸（3）和风机右升降油缸（4）安装在车体（1）的底盘尾部上；所述的风机（5）包括风机上端（6）、左风道（7）和右风道（8），风机（5）的结构呈“八”字状，左风道（7）的下端和右风道的（8）的下端平齐，风机上端（6）通过风机伸缩软管（2）与车体（1）连接，在左风道（7）的下端和右风道（8）的下端安装有风机壳体（28）；风机壳体（28）下侧通过联接键（29）安装有除雪吹风风道（30）；

风机上端6的内侧安装有风道转换门9，风道转换门9上固定有风道转换旋转轴10，风道转换旋转轴10安装在风机上端6内，风道转换旋转轴10与风道转换旋转力臂11固定连接，风道转换旋转力臂11与安装在风机5上的风道转换油缸12铰接；

左风道（7）的下端内部安装有左风门（13），左风门（13）与安装在风机壳体（28）上的左风门旋转轴（14）固定，左风门旋转轴（14）与左风门旋转力臂（15）固定连接，左风门旋转力臂（15）与安装在左风道（7）上的左风门油缸（16）铰接；

右风道（8）的下端内部安装有右风门（17），右风门（17）与安装在风机壳体（28）上的右风门旋转轴（18）固定，右风门旋转轴（18）与右风门旋转力臂（19）固定连接，右风门旋转力臂（19）与安装在右风道（8）上的右风门油缸（20）铰接；

所述的风机油缸液压系统包括车载发动机（32）、液压泵（33）、风机左升降油缸（3）、风机右升降油缸（4）、风道转换油缸（12）、左风门油缸（16）和右风门油缸（20）；液压油箱（31）中安装有液压泵（33），车载发动机（32）通过取力器与液压泵（33）相连，液压泵（33）的输出端分为五条输出支油路，五条输出支油路分别与风机左升降比例阀（34）、风机右升降比例阀（35）、风道转换电磁阀（36）、左风门电磁阀（37）和右风门电磁阀（38）的输入端相连，风机左升降比例阀（34）通过平衡阀（39）与风机左升降油缸（3）相连，风机右升降比例阀（35）通过平衡阀（39）与风机右升降油缸（4）相连，风道转换电磁阀（36）通过平衡阀（39）与风道转换油缸（12）相连，左风门电磁阀（37）通过平衡阀（39）与左风门油缸（16）相连，右风门电磁阀（38）通过平衡阀（39）与右风门油缸（20）相连，风机左升降比例阀（34）、风机右升降比例阀（35）、风道转换电磁阀（36）、左风门电磁阀（37）和右风门电磁阀（38）的输出端合并为一条输入油路，输入油路与安装在液压油箱（31）中的第一过滤器（42）相连，输入油路上还安装有相互配合使用的工作压力电磁阀（40）和第一溢流阀（41），工作压力电磁阀（40）和第一溢流阀（41）用于建立风机油缸液压系统的压力；

所述的风机马达液压系统包括风机发动机（43）、风机变量泵（44）、风机变量泵排量调节机构（45）、风机变量泵排量控制电磁阀（46）、换油泵（47）和风机马达（49）；风机马达（49）通过联轴器与风机（5）的风扇相连，风机马达（49）上连接有用于实现风机马达（49）的溢流功能的第二溢流阀（51），风机马达（49）上连接有用于实现风机马达（49）的补油功能的二位三通换向阀（50）；风机发动机（43）通过联轴器与风机变量泵（44）相连，风机变量泵（44）与风机变量泵排量调节机构（45）相连，风机变量泵排量调节机构（45）与风机变量泵排量控制电磁阀（46）相连；风机变量泵（44）和风机马达（49）组成一个闭式液压回路，换油泵（47）的一端与风机变量泵（44）相连用于为闭式液压回路换油，降低闭式油路的油温，换油泵（47）的另一端与液压油箱（31）中的第二过滤器（48）相连；

所述的PLC控制系统中，左风道（7）的内壁上均匀布置有左风道风压传感器（21）；右风道（8）的内壁上均匀布置有右风道风压传感器（22）；风机左升降限位开关（23）通过限位开关固定支架（25）安装在车体（1）上，用于检测风机左升降油缸（3）与风机（5）相连的支耳（27）上的档块（26），实现风机左升降油缸（3）的上升极限位置开关检测；风机右升降限位开关（24）通过限位开关固定支架（26）安装在车体（1）上，用于检测风机右升降油缸（4）与风机（5）相连的支耳（27）上的档块（26），实现风机右升降油缸（4）的上升极限位置开关检测；

左风道风压传感器（21）、右风道风压传感器（22）、风机左升降限位开关（23）和风机右升降限位开关（24）分别与PLC控制器（52）的输入端相连，PLC控制器（52）的输出端分别与风机左升降比例阀（34）、风机右升降比例阀（35）、风道转换电磁阀（36）、左风门电磁阀（37）、右风门电磁阀（38）、工作压力电磁阀（40）和风机变量泵排量控制电磁阀（46）相连，PLC控制器（52）还与用于控制风机发动机（43）转速的风机发动机ECU（54）相连，PLC控制器（52）上还连接有操作面板（53）。

2.一种基于压力反馈的除雪车冷吹风自动控制方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：

步骤一：启动：

风机左升降限位开关（23）检测风机左升降油缸（3）的位置，风机右升降限位开关（24）检测风机右升降油缸（4）的位置，PLC控制器（52）获取风机左升降油缸（3）和风机右升降油缸（4）的位置信息，其中：

（Ⅰ）当风机左升降油缸（3）未处于极限位置时，PLC控制器（52）通过风机左升降比例阀（34）控制风机左升降油缸（3）上升；

（Ⅱ）当风机右升降油缸（4）未处于极限位置时，PLC控制器（52）通过风机右升降比例阀（35）控制风机右升降油缸（4）上升；

（Ⅲ）当风机左升降油缸（3）和风机右升降油缸（4）均处于极限位置时，PLC控制器（52）关闭风机左升降比例阀（34）和风机右升降比例阀（35）的电流；

步骤二：工作风道选择：

PLC控制器（52）检测到操作面板（53）的工作风道选择信号后，PLC控制器（52）将控制相应油缸打开相应的风道，关闭不使用的风道；

（Ⅰ）当PLC控制器（52）检测到操作面板（53）输入左风道工作信号后，PLC控制器（52）首先通过风道转换电磁阀（36）控制风道转换油缸（12）全伸，使风道转换门（9）将右风道（8）关闭，左风道（7）打开，然后PLC控制器（52）通过左风门电磁阀（37）控制左风门油缸（16）全伸，使得左风门（13）打开，同时PLC控制器（52）通过右风门电磁阀（38）控制右风门油缸（20）全缩，使得右风门（17）关闭；

（Ⅱ）当PLC控制器（53）检测到操作面板（53）输入右风道工作信号后，PLC控制器（53）首先通过风道转换电磁阀（36）控制风道转换油缸（12）全缩，使风道转换门（9）将左风道（7）关闭，右风道（8）打开，然后PLC控制器（52）通过右风门电磁阀（38）控制右风门油缸（20）全伸，使得右风门（17）打开，同时PLC控制器（52）通过左风门电磁阀（37）控制左风门油缸（16）全缩，使得左风门（13）关闭；

步骤三：工作电磁阀断电：

PLC控制器（52）对步骤二的工作油缸动作时进行计时，当风道转换电磁阀（36）、左风门电磁阀（37）或右风门电磁阀（38）的动作时间达到10s后，关闭该电磁阀；

步骤四：风机发动机速度控制：

PLC控制器（52）检测到操作面板（53）输入的工作模式后，按照PLC控制器（53）中预定义的风机工作模式，通过CAN总线的J1939协议与风机发动机ECU（54）通讯，控制风机发动机（43）到指定的转速；

步骤五：风机风压控制：

当为左风道（7）工作，则PLC控制器（52）通过左风道风压传感器（21）采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；当为右风道（8）工作，则PLC控制器（52）通过右风道风压传感器（22）采集的风压值与设定风压阈值10bar比较；PLC控制器（52）将设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID运算，依据计算结果PLC控制器（52）通过风机左升降比例阀（34）和风机右升降比例阀（35）控制风机壳体（28）与地面保持有效的间距，保证风机（5）的吹风风压实现吹雪功能，其中：

（Ⅰ）当左风道风压传感器（21）或右风道风压传感器（22）探测的风压值比设定的风压阈值小1bar以上时，则风机壳体（28）未与地面保持有效高度，PLC控制器（52）通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀（34）和风机右升降比例阀（35）的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸（3）和风机右升降油缸（4）下降；

（Ⅱ）当左风道风压传感器（21）或右风道风压传感器（22）探测的风压值比设定的风压阈值大1bar以上时，则风机壳体与地面接触过多，PLC控制器（52）通过对设定风压阈值10bar与检测风压值进行PID计算，获得风机左升降比例阀（34）和风机右升降比例阀（35）的分配电流值，通过PWM模块控制风机左升降油缸（3）和风机右升降油缸（4）上升；

PLC控制器（52）使得左风道（7）或右风道（8）内的控制在风压值与设定风压阈值的差值的绝对值小于等于1bar的范围内。