液压系统的功率控制分析(论文)

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1、液压系统的功率控制分析液压系统的设计制造为满足用户提出的功能性要求、节能要求、环保要求、外观要求等各种工况下的特殊要求。液压系统的功率控制就显的尤为重要，既要考虑功率的动力性能，还要考虑系统的经济性、效率性能以及系统的精细化操作等诸多因素。液压系统的功率控制的手段较多范围较广，下文从工程机械液压系统着手讨论功率控制的方法及其重要性。工程机械是一种大功率作业机械，在连续工作过程中作业负荷变化较大，如装载机和推土机在铲土作业工况下，其作业负荷甚至零到无穷大，这就需要发动机的输岀功率能够根据作业工况及时调节，在满足大负荷下的动力性要求和小负荷下的经济

2、性要求工程机械一般要求多执行机构协同动作，如挖掘机装车工况需要动臂、斗杆、铲斗和回转协同动作，多执行机构协同作业要求传动和控制系统能够对驱动部件的速度和位置进行连续可变的调节；工程机械工作过程中，即要求能够大功率输出以克服重载荷工作，又要求能够精细动作。液压系统的功率形式是压力和流量。液压泵将发动机输出的机械能转化为液压能，是液压系统的能源。液压阀对液压泵输出的能量进行调节和分配，主要调节系统的压力、流量和方向，主要控制各个功率支流的绝对值和相对值。液压马达和液压缸又将液压能转化为机械能，驱动执行机构工作。可见，通过调节液压泵的排量、发动机的转

3、速和控制阀的开度，即可满足工程机械的各种工况要求，实现工程机械的动力控制、节能控制，作业效率控制、速度控制和精细控制。液压系统的功率形式是压力和流量。液压功率的公式如下：W二PQ/60式中W—液压功率单位KWP—液压系统压力单位MPaQ—液压系统流量单位为L/min液压系统工作时，其压力的大小由负载决定，压力不是液压系统的固有参数。从控制的角度来讲，压力是系统对外载荷的响应，所以,对液压系统的功率控制其实是对液压系统的流量控制。下面分别分析液压泵和液压阀的流量控制。液压泵的理论流量公式如下：Qb二NM式中Qb—液压泵流量，单位为L/minNo—

4、液压泵输入转速，一般为发动机转速，单位为r/min林一液压泵排量，单位为L/r由上式可见，改变液压泵的排量和转速斗可以改变其流量，进而改变执行机构的速度，其中，通过调节液压泵转速来调速的控制方式称为变频调速，通过调节液压泵排量来调速的方式称为容积调速。对于工程机械来讲，在工作过程中，一般要求柴油机转速稳定或相对稳定，即使由于外负载的变化而导致发动机转速失稳，也要通过一定的控制手段使发动机转速恢复稳定。所以在对液压泵的流量进行控制时，一般假定转速时恒定的，即对液压泵流量的控制其实是对其排量的控制。液压阀对液压泵输出的流量进行二次调节，工程机械上常

5、用的比例控制阀实质上是一个可变液阻，对于并联的液压回路，其上游的压力（泵侧压力）相等。各个液压阀构成的并联液阻的绝对值和相对值决定了各个之路的流量。液压阀的流量公式如下：式屮Qc—液压阀的流量，单位为L/minCq—流量系数，查表获得A—液压阀的开度△p—液压阀上的压降单位为MPaP—液压油的密度。由上式可见，液压阀的流量主要由两个变量决定：液压阀的开度A和阀上的压降Ap。由于液压系统的压力是由外负载决定的，而外负载往往是不可控的，所以，冃前对液压阀的流量控制只能通过控制其开口A实现，即通过调节电流信号驱动电磁铁推动阀芯产生位移，控制阀的开口A

6、o由于液压发上压力变化的影响，这种流量控制方式的误差很大，而且误差不可控，往往也难以通过控制手段补偿，因为系统的压力工作装置的姿态、作业负荷的大小甚至工作环境的温度都有关系。所以,通过控制液压阀的开口A来对执行机构进行速度控制和位置控制，其控制精度和可操作性都很不理想。综上所述，工程机械液压系统的功率控制主要是液压系统的流量控制，而流量控制主要是液压泵的排量控制和液压阀的开度控制，目前液压系统的主流控制方式结合了泵控和阀控的优点。泵控和阀控方式主要解决了经济性和快速性问题，并没有解决精确性问题。目前，士乐牛产的工业用电子泵既有排量闭环电子控制功

7、能，具有较高的响应特性、线性度和重复精度，能够满足液压泵的精确流量控制要求，但其对于工程机械使用过程中高温、高尘、高振等恶劣工况的适应性有待验证。阿托斯生产的工业用伺服液压缸具有行程闭环控制功能，能够实现执行机构的速度、位移的精确控制，但其伺服比例阀对系统的油液清洁度要求较高，其集成的电子检测和控制元件对于工程使用过程中高温、高尘、高振等恶劣工况的适应性有待验证。可见，在解决了经济性和快速性后，精确的流量控制是未来工程机械液压系统发展的必然要求。江苏朝阳液压机械集团有限公司袁健