1背景
　　平地機(jī)作為一種土地平整和整形作業(yè)的多用途的連續(xù)作業(yè)式土方機(jī)械，在公路路基平整施工中發(fā)揮著無(wú)可比擬的作用。平地機(jī)的主要工作裝置是安裝在機(jī)身中部的鏟刀，它是一個(gè)多自由度的刮平裝置。為了保證施工平整度，在平地機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)鏟刀的位置進(jìn)行控制，以保證刮出的路槽平整度符合要求。由于平地機(jī)的鏟刀位置由多個(gè)油缸控制，每個(gè)油缸都有單獨(dú)的操縱手柄，所以在施工中，平地機(jī)操作手要根據(jù)實(shí)際工況不停的通過(guò)操作多個(gè)手柄控制機(jī)器，以保證施工質(zhì)量。這就帶來(lái)了兩個(gè)影響：一是對(duì)平地機(jī)操作手的經(jīng)驗(yàn)要求高，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，二是平地精度無(wú)法進(jìn)一步提高，施工效率低，在實(shí)際施工中除了操作手外，經(jīng)常還需要配備一名測(cè)量員或是指揮員，協(xié)助操作手工作。
　　為了提高平地機(jī)的平整精度，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和對(duì)操作人員的技術(shù)要求，提高施工效率，從而提高工程的施工質(zhì)量和進(jìn)度，需要開(kāi)發(fā)一種具有自動(dòng)找平功能的平地機(jī)。
　　目前國(guó)內(nèi)外主要的平地機(jī)制造廠商有國(guó)外的卡特彼勒、沃爾沃，國(guó)內(nèi)的鼎盛天工、徐工集團(tuán)等。各家廠商部沒(méi)有對(duì)自動(dòng)找平系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，其中國(guó)外的卡特彼勒和沃爾沃有推出一些加裝找平裝置的平地機(jī)，但在工程施工領(lǐng)域應(yīng)用的并不多。也沒(méi)有形成市場(chǎng)化產(chǎn)品。 三明重型機(jī)器有限公司正是在這種情況下，與ToPcoN（托普康）公司合作，TOPcoN公司研究傳感器和控制器，三明重機(jī)負(fù)責(zé)主控制閥的選定和匹配即其中的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。應(yīng)用機(jī)、液、電一體化技術(shù)，通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、找平系統(tǒng)的研究，參照吸收國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的具有自動(dòng)找平功能的平地機(jī)。
　　2主要研究?jī)?nèi)容的提出
　?。?）有效的提高工作裝置的穩(wěn)定性和可靠性，為自動(dòng)找平系統(tǒng)提供良好的工作基礎(chǔ)。因?yàn)樽詣?dòng)找平系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是對(duì)機(jī)器的工作裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的控制，使平地機(jī)的鏟刀狀態(tài)能自動(dòng)保持在正確的位置。因此，工作裝置穩(wěn)定性的提高將有效的減少找平系統(tǒng)對(duì)工作裝置的調(diào)整頻率和幅度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而工作裝置的穩(wěn)定性主要受工作裝置的刀片的磨損、回轉(zhuǎn)圈的間隙和控制液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響，我們從鏟刀的耐磨性能和如何有效的保證回轉(zhuǎn)圈間隙這兩個(gè)方面人手，對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　?。?）改善人機(jī)操作環(huán)境，為安裝自動(dòng)找平系統(tǒng)提供有效的空間位置。
　?。?）提高系統(tǒng)工作液壓系統(tǒng)的可靠性和控制效率，為自動(dòng)找平系統(tǒng)提供方便可靠的接口，并就系統(tǒng)的效率和節(jié)能效果做進(jìn)一步研究，提高整機(jī)性能。
　　（4）自動(dòng)找平系統(tǒng)的研究。
　　3自動(dòng)找平系統(tǒng)研究的具體內(nèi)容
　　（1）在提高工作裝置的穩(wěn)定性和可靠性方面，我們從改進(jìn)工作裝置的連接結(jié)構(gòu)和制造工藝人手，對(duì)工作裝置中回轉(zhuǎn)圈和牽引架之間的連接、回轉(zhuǎn)圈和鏟刀之間的連接的零件的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高它們之間的配合精度。對(duì)鏟刀片材料和熱處理工藝進(jìn)行研究，通過(guò)比較多種材料在不同熱處理工藝下的性能，選擇出適合多種不同工況的刀片。從而保證了工作裝置的穩(wěn)定性。
　　（2）在改善人機(jī)操作環(huán)境方面，我們通過(guò)參考其他工程車(chē)輛設(shè)備的操縱控制系統(tǒng)，提出一個(gè)活動(dòng)操縱臺(tái)和找平系統(tǒng)顯示器分離的方案。并按多種尺寸角度制作多個(gè)不同的實(shí)物模型在駕駛室里分別試裝，找出最合適的
模型，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。
　?。?）在提高系統(tǒng)工作液壓系統(tǒng)的可靠性和控制效率方面，我們采用了轉(zhuǎn)向液壓和其中的部分工作液壓共用一個(gè)油泵，制動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)用一個(gè)油泵，利用負(fù)載敏感技術(shù)控制、優(yōu)先轉(zhuǎn)向的方案。這個(gè)方案大大提高了制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)負(fù)載敏感技術(shù)的系統(tǒng)更加節(jié)能，提高了系統(tǒng)的效率。在保證系統(tǒng)的可靠性方面，我們選用高質(zhì)量的多路換向閥，液壓鎖等部件，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
　?。?）在自動(dòng)找平系統(tǒng)的研究方面，根據(jù)其他土方機(jī)械的自動(dòng)找平系統(tǒng)研究的經(jīng)驗(yàn)和平地機(jī)的使用工況，在平整工作過(guò)程中，我們必須實(shí)時(shí)掌握機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)方向坡度、鏟刀的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和鏟刀的橫坡度，而且必須采用非接觸式傳感器來(lái)感知鏟刀位置狀態(tài)，檢測(cè)鏟刀狀態(tài)的再通過(guò)控制相應(yīng)油缸動(dòng)作的電磁閥開(kāi)口大小和方向，調(diào)節(jié)鏟刀的位置狀態(tài)，保持鏟刀的正確位置，相應(yīng)的信號(hào)處理和控制信號(hào)的發(fā)出則由中央控制器統(tǒng)一完成。為了保證系統(tǒng)不因機(jī)器的磨損而改變精度，還必須在系統(tǒng)中設(shè)置可以手動(dòng)修正系統(tǒng)參數(shù)的輸入裝置。
　　4自動(dòng)找平系統(tǒng)研究的解決辦法
　　整個(gè)系統(tǒng)包括檢測(cè)鏟刀狀態(tài)的鏟刀傳感器（測(cè)量鏟刀的橫坡度）、轉(zhuǎn)盤(pán)傳感器（測(cè)量鏟刀的轉(zhuǎn)動(dòng)角）、主流傳感器（測(cè)量機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)方向的坡度）、主控閥（調(diào)整鏟刀達(dá)到所需的高度和橫坡度）、主控制器（進(jìn)行信號(hào)比較計(jì)算并發(fā)出調(diào)整動(dòng)作信號(hào)）和連接電纜以及顯示屏、調(diào)整面板和手動(dòng)按紐等組成。
　　（1）傳感器的選定：目前在工程建設(shè)的自動(dòng)找平領(lǐng)域有兩種非接觸式傳感器用的較多：激光掃描式和超聲波式，必須對(duì)這兩種傳感器在平地機(jī)的實(shí)際工況的使用情況進(jìn)行多方面的檢測(cè)比較，需要檢測(cè)它們各自在平地機(jī)工況下的測(cè)量精度和在多變的工況下（如環(huán)境溫度、濕度、能見(jiàn)度的任