论文部分内容阅读
【摘 要】通過论述液压挖掘机的柴油机、液压系统的功率控制，详尽介绍了电子控制系统的应用以及发展方向。用日常使用的液压电子控制装置为例子，辅以图示进行阐述。讲明了其基本工作原理，分析研究了其工艺特点，并对未来发展进行了展望。
【关键字】液压挖掘机控制系统传感系统电子控制系统应用发展动向
主要用来提高液压功率，提升作业效率并节能的液压功率控制也经历了一定的发展阶段，早期阶段采用定量泵供油系统，逐步投入实际生产后发现其控制功能有限而且功率利用率低，性能低下，慢慢被恒功率变量泵系统所取代。八十年代中后期，用恒功率变量系统做基础演变出了负荷传感控制、负流量控制等新型液压系统，这是发展的第三阶段。第三阶段系统节能性强，并由计算机控制更便于操作，也加大了功率利用率。现今作为区分新旧机型的标志在该系统内已经存在无需计算机控制的功能了。
1、恒功率变量泵液压系统
液压挖掘机液压系统均采用双主泵恒功率变量调节。像图1中所标注的恒功率变量泵液压系统的单泵性能曲线在恒功率Q的基础上，过b、c、d的虚线就是恒扭矩曲线。过b、c、d的实折线是液压泵的实际特征表现。变量双泵能够重组为分功率控制、总功率控制以及交叉功率控制系统，性能差异大。恒功率变量泵系统性能并不完善，主泵工作总沿图示中的a至e性能曲线自动调节。而实际工作中并不是要让挖掘机每时每刻都在最大功率、流量和压力状态中运行。若遇到强阻力微动、空转情况和轻负荷情况，还保持特性运行就会造成能源浪费，还不能人为的改变泵的运行。
2、负流量控制系统
主泵流量分经主阀到执行元件做功部分、主阀中心回油道返回油箱做功部分两部分。控制油路在主阀回油道上有节流孔，由节流孔出来的油路一直到主泵变量机构，油压的变化便能够控制主泵流量。当主阀回油量变大，控制油路的油压增高，泵的流量随之减小，相对的油泵流量加大。负油量控制是指控制油压与泵流量成反比。挖掘机运转时，泵流量多数执行元件回油量小，泵流量变大，而主阀处于中位时，全部流量回油箱，泵的控制油压最大，泵的流量减到最小。人员对先导阀主阀开度的控制决定了挖掘机工作状况和运转快慢。对主阀开度的控制还可控制回油量的大小，从而控制泵流量大小。与传统的恒功率变量系统相比，负流量系统攻克了主泵总在最大流量、功率、压力下工作的情况，凸显了节能成效。安装压力切断阀后，节能效果详见图2。
挖掘机在最大流量工况、最大功率工况和最大压力工况三种运行状态下负流量与恒功率系统能量消耗对比。图中阴影属于节约能量部分。
典型的负流量控制系统例如日本川崎公司制造的K2V系列主泵及KMX系列主阀，正流量控制系统诸如德国力士乐公司制造的A8V系列主泵及M8系列主阀所组成的系统，具有很强的功能。此系统需要配套的梭阀组，比负流量控制系统复杂。
3、中央开式负荷传感系统
OLSS系统是日本小松公司制造的系统，OLSS用于PC200-5、300-5、400-5型挖掘机之中，“中央开式”负荷是说当主阀位于中位时阀芯开放，回油道打此通过。主阀回油道上装有射流传感器，射流传感器和系统的负流量控制阀一起来控制主泵的变量机构。回油量Qc值越大，射流传器输出的传感压差pd-pb也就越大，NC阀输出的控制压力pi会减小，主泵流量就变小。上述负流量控制系统总效果是一致的，但不同的是主泵控制压力pi与主泵流量Q成正比，而不是负流量控制关系。
4、负荷传感系统
德林公司的LSC负荷传感系统通过主阀出口处的压力补偿阀及梭阀控制主阀进、出口的压差，维持恒定值，通过阀芯的流量只与阀芯开口面积有关。各主阀都保持同样压差，免外负荷影响。该系统流量按需分配，不受外负荷影响，不存在多余流量，各执行元件能同时工作且相互不干扰。
负流量系统比较本系统在部分功率工作时流量百分百工作，但是压力补偿阀略有压力损失，负流量系统就有空流量损失。空转发动机时本系统无流量损失，对发动机启动有好处，比负流量系统好。
5、主泵电子控制
5.1对液压泵的电子控制
主泵的电子控制是在传统恒功率变量泵的变量机构之外装一个电液比例减压阀，主控CPU能够随时更改其控制电流流量，从而改变输出液压，来控制变量机构，让泵排量产生变化，形成不同特性曲线。
5.2极限负荷控制
挖掘机在给定油门旋钮位置工作时，电脑则立即控制到达目标运转速度。瞬间朝着目标趋近性做调整，可以让泵的工作点长期在目标运转速度之下，柴油机扭矩外特性下降，泵仍可吸收最大扭矩，还不会超载、停火。
5.3模式的基本设定
在主泵电子控制系统下，电脑可以自动控制柴油机的油门、泵的扭矩，能人为设计泵的扭矩特性曲线形状，用软件录入电脑。此曲线与柴油机调速特性交织出无数的工作点。选取几个常用工作点设定为挡位，这就是固定的功慈溪模式。
6、发展动向
柴油机是挖掘机动力，最近新开发出众多系统使其性能显著提高。加上微机控制联合操控能力更强。液压系统控制技术也通过计算机应用系统性更优化，液压部件功能更齐全。电子控制的先导作用让液压挖掘机朝着更好的方向发展，操作会越来越便捷。
【关键字】液压挖掘机控制系统传感系统电子控制系统应用发展动向
主要用来提高液压功率，提升作业效率并节能的液压功率控制也经历了一定的发展阶段，早期阶段采用定量泵供油系统，逐步投入实际生产后发现其控制功能有限而且功率利用率低，性能低下，慢慢被恒功率变量泵系统所取代。八十年代中后期，用恒功率变量系统做基础演变出了负荷传感控制、负流量控制等新型液压系统，这是发展的第三阶段。第三阶段系统节能性强，并由计算机控制更便于操作，也加大了功率利用率。现今作为区分新旧机型的标志在该系统内已经存在无需计算机控制的功能了。
1、恒功率变量泵液压系统
液压挖掘机液压系统均采用双主泵恒功率变量调节。像图1中所标注的恒功率变量泵液压系统的单泵性能曲线在恒功率Q的基础上，过b、c、d的虚线就是恒扭矩曲线。过b、c、d的实折线是液压泵的实际特征表现。变量双泵能够重组为分功率控制、总功率控制以及交叉功率控制系统，性能差异大。恒功率变量泵系统性能并不完善，主泵工作总沿图示中的a至e性能曲线自动调节。而实际工作中并不是要让挖掘机每时每刻都在最大功率、流量和压力状态中运行。若遇到强阻力微动、空转情况和轻负荷情况，还保持特性运行就会造成能源浪费，还不能人为的改变泵的运行。
2、负流量控制系统
主泵流量分经主阀到执行元件做功部分、主阀中心回油道返回油箱做功部分两部分。控制油路在主阀回油道上有节流孔，由节流孔出来的油路一直到主泵变量机构，油压的变化便能够控制主泵流量。当主阀回油量变大，控制油路的油压增高，泵的流量随之减小，相对的油泵流量加大。负油量控制是指控制油压与泵流量成反比。挖掘机运转时，泵流量多数执行元件回油量小，泵流量变大，而主阀处于中位时，全部流量回油箱，泵的控制油压最大，泵的流量减到最小。人员对先导阀主阀开度的控制决定了挖掘机工作状况和运转快慢。对主阀开度的控制还可控制回油量的大小，从而控制泵流量大小。与传统的恒功率变量系统相比，负流量系统攻克了主泵总在最大流量、功率、压力下工作的情况，凸显了节能成效。安装压力切断阀后，节能效果详见图2。
挖掘机在最大流量工况、最大功率工况和最大压力工况三种运行状态下负流量与恒功率系统能量消耗对比。图中阴影属于节约能量部分。
典型的负流量控制系统例如日本川崎公司制造的K2V系列主泵及KMX系列主阀，正流量控制系统诸如德国力士乐公司制造的A8V系列主泵及M8系列主阀所组成的系统，具有很强的功能。此系统需要配套的梭阀组，比负流量控制系统复杂。
3、中央开式负荷传感系统
OLSS系统是日本小松公司制造的系统，OLSS用于PC200-5、300-5、400-5型挖掘机之中，“中央开式”负荷是说当主阀位于中位时阀芯开放，回油道打此通过。主阀回油道上装有射流传感器，射流传感器和系统的负流量控制阀一起来控制主泵的变量机构。回油量Qc值越大，射流传器输出的传感压差pd-pb也就越大，NC阀输出的控制压力pi会减小，主泵流量就变小。上述负流量控制系统总效果是一致的，但不同的是主泵控制压力pi与主泵流量Q成正比，而不是负流量控制关系。
4、负荷传感系统
德林公司的LSC负荷传感系统通过主阀出口处的压力补偿阀及梭阀控制主阀进、出口的压差，维持恒定值，通过阀芯的流量只与阀芯开口面积有关。各主阀都保持同样压差，免外负荷影响。该系统流量按需分配，不受外负荷影响，不存在多余流量，各执行元件能同时工作且相互不干扰。
负流量系统比较本系统在部分功率工作时流量百分百工作，但是压力补偿阀略有压力损失，负流量系统就有空流量损失。空转发动机时本系统无流量损失，对发动机启动有好处，比负流量系统好。
5、主泵电子控制
5.1对液压泵的电子控制
主泵的电子控制是在传统恒功率变量泵的变量机构之外装一个电液比例减压阀，主控CPU能够随时更改其控制电流流量，从而改变输出液压，来控制变量机构，让泵排量产生变化，形成不同特性曲线。
5.2极限负荷控制
挖掘机在给定油门旋钮位置工作时，电脑则立即控制到达目标运转速度。瞬间朝着目标趋近性做调整，可以让泵的工作点长期在目标运转速度之下，柴油机扭矩外特性下降，泵仍可吸收最大扭矩，还不会超载、停火。
5.3模式的基本设定
在主泵电子控制系统下，电脑可以自动控制柴油机的油门、泵的扭矩，能人为设计泵的扭矩特性曲线形状，用软件录入电脑。此曲线与柴油机调速特性交织出无数的工作点。选取几个常用工作点设定为挡位，这就是固定的功慈溪模式。
6、发展动向
柴油机是挖掘机动力，最近新开发出众多系统使其性能显著提高。加上微机控制联合操控能力更强。液压系统控制技术也通过计算机应用系统性更优化，液压部件功能更齐全。电子控制的先导作用让液压挖掘机朝着更好的方向发展，操作会越来越便捷。