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《當(dāng)代液壓挖掘機(jī)功率控制技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、當(dāng)代液壓挖掘機(jī)功率控制技術(shù)功率控制的主要目的是節(jié)能、提高功率利用率、增強(qiáng)作業(yè)效率。早期的液壓挖掘機(jī)采用定量泵供油系統(tǒng)，因其功率利用率低，且無(wú)法施展較強(qiáng)的控制功能，因而性能不佳，在大、中型挖掘機(jī)上早已被恒功率變量泵系統(tǒng)所取代。定量泵系統(tǒng)因其制造成本低廉，在部分小型、微型挖掘機(jī)上還有所應(yīng)用。進(jìn)入２０世紀(jì)８０年代中期，在恒功率變量泵系統(tǒng)基礎(chǔ)上出現(xiàn)了負(fù)流量控制、負(fù)荷傳感控制等新型液壓系統(tǒng)，其節(jié)能效果明顯提高，進(jìn)而引入電腦實(shí)現(xiàn)了電子控制功能，使得在節(jié)能、功率利用率、工作效率及便于監(jiān)控、操作、維護(hù)等方面有了很大提高?？梢哉f(shuō)，當(dāng)今的液壓挖掘機(jī)有無(wú)電腦控制功能，已成為區(qū)
2、分新舊機(jī)型的分界線。１恒功率變量泵液壓系統(tǒng)液壓挖掘機(jī)廣泛采用雙主泵恒功率變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其單泵性能如圖１所示。圖中過(guò)ｂ、ｃ、ｄ的雙曲線（虛線）即為恒扭矩（當(dāng)橫坐標(biāo)為Ｑ時(shí)即為恒功率）曲線。過(guò)ｂ、ｃ、ｄ的折線（實(shí)線）才是泵的實(shí)際特性曲線，是近似于恒功率的特性曲線。變量雙泵可組合為總功率控制、分功率控制和交叉功率控制系統(tǒng)，其功能各有差異。上述恒功率變量泵系統(tǒng)，其性能還不夠理想，因其主泵工作點(diǎn)總沿ａｂｃｄｅ性能曲線自動(dòng)調(diào)節(jié)。其實(shí)是總在最大功率、最大流量、最大壓力三種極端工況下工作。挖掘機(jī)工作時(shí)并非時(shí)刻都需要最大功率、最大流量和最大壓力。如發(fā)動(dòng)機(jī)空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輕負(fù)荷作業(yè)
3、時(shí)，強(qiáng)阻力微動(dòng)時(shí)，若按上述特性運(yùn)行必然造成能量的浪費(fèi)，而又無(wú)法通過(guò)人為控制改變泵的運(yùn)行狀況。２負(fù)流量控制系統(tǒng)圖２為負(fù)流量控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。主泵流量分為兩部分，大部分通過(guò)主閥到執(zhí)行元件做功，另一小部分經(jīng)主閥中心回油道返回油箱。在主閥回油道上有一個(gè)節(jié)流孔，在節(jié)流孔前引出一油路至主泵變量機(jī)構(gòu)，即成為控制油路，其油壓的變化即可控制主泵流量。當(dāng)主閥回油量大時(shí)，控制油路的油壓提高，泵的流量即減小，反之，油泵流量加大?？刂朴蛪号c泵流量成反比，故稱為負(fù)流量控制。當(dāng)挖掘機(jī)工作時(shí)，泵的流量大部分去了執(zhí)行元件，回油量很小，于是泵的流量增大，當(dāng)主閥處于中位時(shí)，全部流量回油箱，泵的控
4、制油壓最大，泵的流量減到最小。挖掘機(jī)工作與否，動(dòng)作的快慢，由人操縱先導(dǎo)閥控制主閥開(kāi)度來(lái)決定，主閥開(kāi)度又決定回油量的大小，進(jìn)而控制了泵的流量大小。圖３為先導(dǎo)油壓與主泵流量、工作油流量、回油流量的關(guān)系圖。先導(dǎo)油壓又正比地受控于先導(dǎo)閥開(kāi)度。負(fù)流量控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的恒功率變量系統(tǒng)相比較，克服了主泵總在最大流量、最大功率、最大壓力下工作的極端狀況其節(jié)能效果是明顯的。當(dāng)裝了壓力切斷閥時(shí)，其節(jié)能效果見(jiàn)圖４。圖４表示了挖掘機(jī)在三種運(yùn)行狀態(tài)下新（負(fù)流量）、舊（恒功率）系統(tǒng)的能量消耗對(duì)比。圖中點(diǎn)２、點(diǎn)ｂ分別為新、舊系統(tǒng)主泵的工作點(diǎn)。面積ｏａｂｃ為舊系統(tǒng)能量消耗，面積０１２３為
5、新系統(tǒng)能量消耗，有陰影部分即為節(jié)省下的能量。日本川崎公司制造的Ｋ３Ｖ系列主泵及ＫＭＸ系列主閥所組成的系統(tǒng)是典型的負(fù)流量控制系統(tǒng)，已得到廣泛的應(yīng)用。德國(guó)力士樂(lè)公司制造的Ａ８Ｖ系列主泵及Ｍ８系列主閥所組成的系統(tǒng)是正流量控制系統(tǒng)，也有較強(qiáng)的功能。該系統(tǒng)需配梭閥組，較負(fù)流量控制系統(tǒng)復(fù)雜一些。３中央開(kāi)式負(fù)荷傳感系統(tǒng)（ＯＬＳＳ）ＯＬＳＳ系統(tǒng)是日本小松公司制造的，用于ＰＣ２００－５、ＰＣ３００－５、ＰＣ４００－５型挖掘機(jī)上的節(jié)能系統(tǒng)，圖５為它的原理示意圖。所謂“中央開(kāi)式”是指主閥處于中位時(shí)閥心是開(kāi)放的，回油道由此通過(guò)。在主閥回油道上裝有射流傳感器，它與系統(tǒng)中的負(fù)流量控
6、制閥（ＮＣ閥）共同控制主泵變量機(jī)構(gòu)（伺服缸）?；赜土浚眩阍酱?，射流傳感器輸出的傳感壓差ｐｄ－ｐｂ也越大，ＮＣ閥輸出的控制壓力ｐｉ就越小，主泵流量就越小。這與負(fù)流量控制系統(tǒng)總效果是一致的，所不同的是主泵控制壓力ｐｉ與主泵流量Ｑ成正比，而非負(fù)流量控制關(guān)系。該系統(tǒng)也有如圖４的節(jié)能效果。４負(fù)荷傳感系統(tǒng)圖６為德國(guó)林德（ＬＩＮＤＥ）公司的ＬＳＣ負(fù)荷傳感系統(tǒng)的原理圖。它通過(guò)主閥出口處的壓力補(bǔ)償閥及梭閥控制主閥進(jìn)、出口的壓差，使之保持一個(gè)恒定值，通過(guò)閥心的流量就只與閥心開(kāi)口面積有關(guān)。各主閥均保持同樣壓差，不受外負(fù)荷影響。它們的流量分配按各閥開(kāi)度大小成比例分配，而閥的開(kāi)度
7、受控于人為操作。各閥分流出的控制壓力由梭閥檢測(cè)出最大的一個(gè)傳至主泵變量機(jī)構(gòu)，以控制其流量。主閥的進(jìn)、出口壓差要在系統(tǒng)中調(diào)整為某一定值，裝有電子控制裝置的機(jī)型，電腦會(huì)使壓差在此定值范圍內(nèi)實(shí)時(shí)變動(dòng)，以控制泵排量，即控制泵的吸收扭矩。本系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了流量按需分配，不受外負(fù)荷影響，無(wú)多余流量，各執(zhí)行元件可同時(shí)工作，具有互不干擾等功能。該系統(tǒng)的基本原理，基于柏努利方程：Ｑ＝αＡ式中Ｑ為主閥流量，α為閥流量系數(shù)，ρ為流體密度，Ａ為閥心流通面積，?ｐ為閥的進(jìn)、出口壓力差?？梢?jiàn)α、ρ是常數(shù)，?ｐ由壓力補(bǔ)償閥自動(dòng)調(diào)整為不變值，流通面積Ａ的大小就成正比地決定了流量Ｑ的大小
8、。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的恒功率變量系統(tǒng)比較，其節(jié)能效果也體現(xiàn)在三類工況。圖７（ａ）為發(fā)動(dòng)
