芯的液压控制系统在挖掘机上的应用

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1、液压液力HYDRODYNAMICS及HYDROSTATICS基于双阀芯的液压控制系统在挖掘机上的应用熊翔，朱建新，杨翔，梅勇兵，刘昌盛(中南大学机电工程学院，湖南长沙410083)[摘要〕介绍了传统阀芯和双阀芯两种控制方式以及基于双阀芯的负载口独立控制液压系统，结合液压挖掘机讨论了负载在执行机构运动过程中保持不变和改变时两种工况下执行机构的控制策略，建立了负载口独立控制液压系统的Amesim简化模型，并设计了PID控制器，对主阀芯的位置控制进行了仿真研究，结果表明主阀芯具有良好的响应速度和稳态精度。〔关键词〕挖掘机;液压系统;多路阀

2、;双阀芯[中图分类号〕TH137.52[文献标识码]B[文章编号11001-554X(2008)01-0102-04ApplicationofhydrauliccontrolsystemonexcavatorbasedontwinsXIONGXiang,ZHUJian-xin,YANGXiang,MEIYong-bing,LIUChang-sheng近年来，随着液压技术与电子控制技术的结压力油PS经节流窗口1流人执行机构的工作油腔，合，液压控制系统不断地向高效率、小型化及高精度化方面发展。电液控制系统具有控制精度高、响应速度快、输出

3、功率大等许多优点，广泛应用于国民经济和军事工业各技术领域，而其核心控制元件是电液伺服阀和电液比例阀。本文将英国Ultronics公司推出的基于双阀芯控制的电液比例阀应用在某液压挖掘机上，并对其进行研究。由于液压挖掘机系统的复杂性和快速性，影响液压挖掘机的动态性能参数多，因此需对液压挖掘机图1传统阀芯的控制方式进行建模和仿真研究，为设备的调试和技术改进阀芯1阀芯2PsPo提供技术指导。1两种阀芯控制方式1.1传统阀芯的控制方式传统阀芯控制执行机构的方式如图1所示，系统压力油尸5经节流窗口1流人执行机构的工作油腔，然后执行机构回油腔中的

4、油液经节流窗口3流图2双阀芯的控制方式回油箱，通过给阀芯加工不同形状的节流槽，以满足液压系统工作时的性能要求。[收稿日期〕2007-06一201.2双阀芯的控制方式[通讯地址〕熊翔，湖南省长沙市井湾路784号湖南科技职双阀芯控制执行机构的方式如图2所示，系统业技术学院机电系建筑表。械2008.01(上半月刊)万方数据然后执行机构回油腔中的油液经节流窗口3流回油系统，液压执行机构的进出口各由1个阀芯控制，箱。相比于传统的多路阀中每片阀只有1个阀芯，各负载进出口、进油管路和回油管路都有压力传双阀芯控制的电液比例阀每片阀内有2个阀芯，分感

5、器检测压力，用电液比例溢流阀取代传统的定别对应执行机构的进油口和出油口。2个阀芯既可差溢流阀实现电液负载敏感。负载口独立控制电单独控制，也可根据控制逻辑进行成对控制，并液比例多路阀针对传统多路阀的单阀芯进出口联且2个工作油口都有压力传感器，每个阀芯都有位动调节、出油口靠平衡阀或单向节流阀形成背压置传感器，通过对传感信号的闭环控制可以分别而带来的灵活性差的缺点，采用双阀芯结构实现对2路液压油的压力或流量进行控制，具有很高的进油侧调流量、出油侧调压力。在负载加速过程控制精度，通过不同的组合可以得到不同的控制中，通过加大出口阀芯开度以保证

6、其快速性，在方案，以满足液压系统的需要川。减速和制动过程中，通过独立调节出口的压力，从而避免出油侧压力冲击，提高负载减速和制动2基于双阀芯控制的液压控制系统过程的平稳性，实现软停曰。在超负载工况下也能图3是基于双阀芯控制的液压控制系统原理保证执行器速度的稳态控制精度和抗干扰能力，图，也称带电液负载敏感的负载口独立控制液压省去传统的平衡阀，简化了机械结构。1，恒功率变量泵2.减压阀3.溢流阀4.电磁节流阀5.油泵调节阀6.主阀芯17主阀芯II8.先导阀芯199.先导阀芯II10.铲斗油缸11.铲斗活塞杆12.滤油器13.背压阀14.油

7、箱图3液压控制系统原理图负载口独立控制电液比例多路阀改变了用压时的受力情况如图4a所示，动臂下降时的受力情力补偿器实现机液负载补偿的方式，而采用电液况如图4b所示，其负载方向在整个工作过程中始负载补偿，通过测量主阀芯前后压力来调整主阀终保持不变，因此可以采取“液压缸有杆腔采用芯的开度，这种补偿方式解决了机液负载补偿中压力控制、无杆腔采用流量控制”的控制策略。压力补偿器初始状态全开、补偿特性较差的问题。无杆腔侧采用流量控制，通过检测连接无杆腔的阀前后两侧的压差，再根据所需流人或流出流量3执行机构控制策略的多少，计算出阀芯开口大小;有杆

8、腔侧采用压由于双阀芯换向阀两油口控制的灵活性，两力控制，使该侧维持一个较低的压力，不至于因油口可以分别采取流量控制、压力控制或者流量压力过低而引起空穴现象和因负载变化而引起液一压力组合控制。下面结合液压挖掘机的实际工压冲击，同时因该侧