1背景
　　平地機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)式土方機械，在公路路基平整施工中發(fā)揮著無可比擬的作用。平地機的主要工作裝置是安裝在機身中部的鏟刀，它是一個多自由度的刮平裝置。為了保證施工平整度，在平地機的運行過程中需要對鏟刀的位置進行控制，以保證刮出的路槽平整度符合要求。由于平地機的鏟刀位置由多個油缸控制，每個油缸都有單獨的操縱手柄，所以在施工中，平地機操作手要根據(jù)實際工況不停的通過操作多個手柄控制機器，以保證施工質(zhì)量。這就帶來了兩個影響：一是對平地機操作手的經(jīng)驗要求高，同時勞動強度大，二是平地精度無法進一步提高，施工效率低，在實際施工中除了操作手外，經(jīng)常還需要配備一名測量員或是指揮員，協(xié)助操作手工作。
　　為了提高平地機的平整精度，減輕操作人員勞動強度和對操作人員的技術(shù)要求，提高施工效率，從而提高工程的施工質(zhì)量和進度，需要開發(fā)一種具有自動找平功能的平地機。
　　目前國內(nèi)外主要的平地機制造廠商有國外的卡特彼勒、沃爾沃，國內(nèi)的鼎盛天工、徐工集團等。各家廠商部沒有對自動找平系統(tǒng)進行深入研究，其中國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，但在工程施工領(lǐng)域應(yīng)用的并不多。也沒有形成市場化產(chǎn)品。 三明重型機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，三明重機負責(zé)主控制閥的選定和匹配即其中的液壓系統(tǒng)的設(shè)計研究。應(yīng)用機、液、電一體化技術(shù)，通過對機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、找平系統(tǒng)的研究，參照吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點而開發(fā)的具有自動找平功能的平地機。
　　2主要研究內(nèi)容的提出
　?。?）有效的提高工作裝置的穩(wěn)定性和可靠性，為自動找平系統(tǒng)提供良好的工作基礎(chǔ)。因為自動找平系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是對機器的工作裝置進行實時有效的控制，使平地機的鏟刀狀態(tài)能自動保持在正確的位置。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)圈間隙這兩個方面人手，對工作裝置進行優(yōu)化設(shè)計。
　?。?）改善人機操作環(huán)境，為安裝自動找平系統(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)能效果做進一步研究，提高整機性能。
　?。?）自動找平系統(tǒng)的研究。
　　3自動找平系統(tǒng)研究的具體內(nèi)容
　?。?）在提高工作裝置的穩(wěn)定性和可靠性方面，我們從改進工作裝置的連接結(jié)構(gòu)和制造工藝人手，對工作裝置中回轉(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)和工藝進行改進，提高它們之間的配合精度。對鏟刀片材料和熱處理工藝進行研究，通過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。
　?。?）在改善人機操作環(huán)境方面，我們通過參考其他工程車輛設(shè)備的操縱控制系統(tǒng)，提出一個活動操縱臺和找平系統(tǒng)顯示器分離的方案。并按多種尺寸角度制作多個不同的實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)上進行優(yōu)化。
　　（3）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油泵，制動系統(tǒng)單獨用一個油泵，利用負載敏感技術(shù)控制、優(yōu)先轉(zhuǎn)向的方案。這個方案大大提高了制動系統(tǒng)的可靠性，同時負載敏感技術(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。
　　（4）在自動找平系統(tǒng)的研究方面，根據(jù)其他土方機械的自動找平系統(tǒng)研究的經(jīng)驗和平地機的使用工況，在平整工作過程中，我們必須實時掌握機器的運轉(zhuǎn)方向坡度、鏟刀的轉(zhuǎn)動角度和鏟刀的橫坡度，而且必須采用非接觸式傳感器來感知鏟刀位置狀態(tài)，檢測鏟刀狀態(tài)的再通過控制相應(yīng)油缸動作的電磁閥開口大小和方向，調(diào)節(jié)鏟刀的位置狀態(tài)，保持鏟刀的正確位置，相應(yīng)的信號處理和控制信號的發(fā)出則由中央控制器統(tǒng)一完成。為了保證系統(tǒng)不因機器的磨損而改變精度，還必須在系統(tǒng)中設(shè)置可以手動修正系統(tǒng)參數(shù)的輸入裝置。
　　4自動找平系統(tǒng)研究的解決辦法
　　整個系統(tǒng)包括檢測鏟刀狀態(tài)的鏟刀傳感器（測量鏟刀的橫坡度）、轉(zhuǎn)盤傳感器（測量鏟刀的轉(zhuǎn)動角）、主流傳感器（測量機器運轉(zhuǎn)方向的坡度）、主控閥（調(diào)整鏟刀達到所需的高度和橫坡度）、主控制器（進行信號比較計算并發(fā)出調(diào)整動作信號）和連接電纜以及顯示屏、調(diào)整面板和手動按紐等組成。
　?。?）傳感器的選定：目前在工程建設(shè)的自動找平領(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，必須對這兩種傳感器在平地機的實際工況的使用情況進行多方面的檢測比較，需要檢測它們各自在平地機工況下的測量精度和在多變的工況下（如環(huán)境溫度、濕度、能見度的任