卷带机的液压支腿及自动找平

引言

卷带机广泛应用于矿山、隧道、施工工地等场所，其运行环境常常具有地形起伏大、地基不稳等特点，传统机械支撑方式在稳定性和便捷性方面存在明显短板。为提升作业安全性与设备智能化水平，液压支腿与自动找平系统作为新型辅助装置逐渐成为卷带机结构升级的重要方向。液压支腿不仅能实现快速部署和强支撑能力，还能配合智能控制系统完成对地形的主动适应，提升整机作业效率。然而，在工程实践中，液压系统的结构设计合理性、自动找平系统的响应速度与控制精度仍面临诸多挑战。

1 液压支撑系统的基本结构与工作原理

稳定卷带机机架的作用并使卷带机找平是卷带机上液压支撑腿系统，它是由支撑腿本体、液压缸、液压泵站、控制阀、连接支架以及电控元件构成的，在封闭的管道中循环传递液压油来推动支腿的升降与定位。

关键的执行元件是液压缸，多采用双作用式，伸出力大、反应灵敏。支腿体与主门架连接、承担总重量，要兼顾强度、减轻重量。液压泵站作为液压系统的动力源，向系统提供压力油；一般选用齿轮泵或者叶片泵，匹配各型卷带机的功率需求。控制阀组作为控制元件，实现各支腿供回油管路的切换，进而实现支腿的分类控制和联合控制。

2 卷带机液压支腿与自动找平系统设计与集成问题分析

2.1 液压支腿系统结构设计中的适配性问题

卷带机使用过程中，各种工作环境和地表特征要求液压支腿系统的设计参数有不同需求，当前有些支腿设计是以工作环境为前提，没有考虑到复杂的地表条件下对支撑力的改变和支撑角度的变化的适用性，适应该环境的能力便有所减弱。例如在倾斜面或者松软地表，如果承受压力不均或者局部下沉会导致不安全的不稳定状态，还有一部分设计情况则是液压活塞杆长度不合适或者是油缸推力和结构刚度不合理，造成设备运动灵活性及承载能力受限。

2.2 自动找平系统中传感器布设与响应延迟问题

自动找平系统的中心部位是“感－算－控”，关键则是如何对传感器、计算、控制的循环进行有效管理。具体讲就是传感器放置的位置和速度对于寻找平面并稳定位置的精度控制、系统动力特性有决定性的意义。然而现行实践大都将角度传感器设置在滚筒式输送机的机体、支撑物体附近，造成测量点数有限，不能对机器姿势变化的全貌进行测定，特别在复杂地形下会产生较多的错误测定。

2.3 控制系统稳定性与抗干扰问题

卷取机的油压支承系统和自我寻找水平功能是由电子控制系统实现的，如执行机构动作、数据处理、状态诊断等功能。在实际应用中经常会遇到的问题是控制系统的稳定性能不好，这包括了错误反应、失控、不能实现寻找水平动作或者动作中断等问题。主要原因是控制算法与硬件配合设计欠缺完善，如果在控制逻辑编程上未做相应的防震和故障恢复处理，可能会将小角度的摇晃识别为需重新调整才能达平衡而反复使液压系统动作，不仅消耗能量而且会加大设备的磨损。此外，现场的环境受到强烈的电磁干扰因素（高电压线路、柴油发电机）等因素影响可能会出现控制信号不稳定，会直接影响PLC或者嵌入式控制模块的运行。

3 卷带机液压支腿与自动找平系统的优化设计与工程实现路径

3.1 构建模块化液压支腿系统提升装配与适配效率

为突破结构匹配度的限制，建议模块化设计液压支撑腿的系统工程，即通过模块通用长度、行程、连接及底盘形式，让其能快速简便地适用于其他类滚筒机中，降低定制费用，并在架构中实现可伸缩多节模式，增加其不同斜坡工况下的调整能力。设计可分离快装结构及安装定位的中心定位销和挡位限位，达到支腿组迅速组装及定位的作用，使组装的效率大大提高。强度上，采用高强度轻合金材料及优化焊接结构以使支腿强度更高，寿命更长。

3.2 引入多点传感融合实现高精度智能找平控制

在传感系统方面，构建“倾角 + 位移 + 压力”多元数据融合体系，弥补单一传感方式的盲区。具体可在设备四角部署倾角仪、在每根液压缸中集成位移传感器，同时采集各支腿油压值，利用数据融合算法实现整机姿态的高精度感知。控制层面采用自适应模糊控制或增益调节 PID算法，实现动态变化下的高效找平调节。系统应具备阈值识别与动作缓冲机制，避免误触发与剧烈调节，提升整机运行稳定性。

3.3 优化控制系统架构提升操作稳定性与响应速度

针对控制系统抗干扰弱的问题，建议采用分布式控制架构，以PLC 主控单元结合各支腿本地微控制器协同运行，提升系统鲁棒性。控制程序应采用冗余控制策略，内嵌运行状态检测、异常报警与应急停机机制，提升系统容错能力。

同时，在硬件选型上应选择工业级抗干扰能力强的控制模块与加密通信协议，防止外部信号干扰或人为篡改。软件层面，增加状态自检、数据校验与动态调整参数功能，使系统在面对复杂工况变化时具备自恢复与自适应能力，提升整体响应速度与运行稳定性。

结语

卷带机作为重要的工程设备，其在复杂地形中的作业稳定性直接关系到工程效率与人员安全。本文针对其液压支腿及自动找平系统，从结构设计、传感布设、控制系统三个层面梳理了当前应用中面临的关键难点，并提出了包括模块化设计、多点融合感知、自适应控制等在内的系统性优化路径。通过构建标准化、智能化、高可靠性的支腿及找平系统，不仅可显著提升卷带机的部署效率与作业稳定性，还为未来设备的智能化升级与自动化运行奠定基础。

参考文献

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