挖掘机液压系统的节能技术分析.pdf

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1、第4期(总第23期)No.4(SerialNo.23)2007年7月FluidPowerTransmissionandControlJuly,2007挖掘机液压系统的节能技术分析赵波刘杰戴丽邓子龙(东北大学辽宁沈阳110004)摘要:文章对挖掘机中液压系统的节能效果进行了分析,指出了传统的恒功率控制技术在挖掘机满载工作条件下能够充分地利用发动机的功率;负流量控制、负荷传感控制大大减小了挖掘机在超载时、微动操作及换向阀处于中位时的能量损失。特别是负荷传感控制还具有与负载无关的控制性能。为挖掘机液压控制技术国产化提供参考。关键词:挖掘机;液压控制技术;

2、节能技术中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1672-8904(2007)04-0040-003液压挖掘机作为工程机械中的主要设备,其液求大作业量,选择强力挖掘时都会启用这一功能。压技术的应用已逐步成熟,然而在此基础上如何提但因泵的工作点被局限在曲线上,如挖掘机进行一高液压挖掘机的工作效率,即节能一直是其追求的般的挖掘作业时,恒功率控制与负载工作点不能很目标。早期液压挖掘机采用定量泵控制因其性能不好地匹配,泵工作点相当于图1中N点。阴影面积佳而被恒功率变量泵取代。进入20世纪80年代中相当于液流功率损失。另外当系统过载时,工作装期,在恒功

3、率变量系统的基础上出现了负流量控置因负载过大而停止动作时,液压泵的全部流量都制、负荷传感控制等新型液压系统,使液压技术面通过溢流阀回油箱,液压能量损失很大,它等于发貌一新。本文就挖掘机液压系统节能加以阐述,探动机的额定功率。因此,目前在国外挖掘机液压系讨其节能的有效方法。统中,恒功率控制并不是单独地起作用的,而是与其它控制方式结合起来对双泵进行控制,以解决上1恒功率控制述出现的问题。如应用恒功率-变功率协调控制,也液压挖掘机广泛采用了双主泵恒功率变量调称多级功率控制。在工作过程中,通过调节变量泵节,通过感应控制发动机的工作转速,来稳定发动上设定调节

4、器对泵进行功率调节,机械式的是通过机的功率,使液压泵得到恒功率输出。其单泵性能功率弹簧设定变量泵可调节的一个或几个恒功率曲线如图1所示(曲线BC)。固定值,如图中曲线1、2、3。而电动式是使用功率调节电磁阀,通过改变电磁阀电信号大小实现在可调q范围内小波动如图1中面积ABCD。qmax2负流量控制负流量控制是液压泵中的流量q随控制压力信号pi的增大而减小,即控制油压与流量成反比。负流量控制的基本原理如图2所示。控制压力信号pi由液压泵的回油经过负流量调节阀产生,其油压的变化即可控制主泵流量。当主阀回油量大时,控制油路的压力升高,泵的流量即减小,反之

5、,油的流pmaxp量增大。即液压泵带有负流量控制,可实现当系统1-轻载恒功率曲线;2-中载恒功率曲线;换向阀处于中位时,通过负流量控制阀产生反馈信3-最大载恒功率曲线号,传送到主泵控制阀,主泵的流量随压力信号增图1恒功率控制曲线图大而减小,避免了传统的挖掘机靠溢流阀的溢流控这种恒功率控制可以保证发动机功率得到充制方式,最大限度地减少功率的损失和系统发热,分发挥,同时也避免了发动机的熄火。在挖掘机追当安装了压力切断阀后其节能效果更为明显。如图2中阀6为切断阀,当执行元件运动到极限位置时,收稿日期:2007-04-10主泵输出压力接近主泵溢流压力时,切

6、断阀执行切作者简介:赵波,在读博士研究生。2007年7月赵波等:挖掘机液压系统的节能技术分析41断功能以减小泵的排量,消除系统过载时的溢流损使用100%的驱动功率。而传统的挖掘机双泵总功失。但这种功能要求平衡阀的设定压力较低,会使率控制中,两泵不同负载时依靠阀节流来控制流量压力切断在回转过程中失去作用。分配而造成功率浪费,而双泵分功率控制中单泵最大只能使用发动机功率的50%。其特性曲线如图5所示。p1pAp2qqq1、2-主换向阀;3-溢流阀;4、5-节流阀;6-切断阀;7-变量活塞;8-主泵1、2-控制阀;3、4-先导阀;5、6-伺服阀;7、8-

7、变量活塞图2负流量控制原理图图4K3V负流量控制泵液压原理图主泵在最大流量、最大功率、最大压力工作极端状况的压力流量特性曲线如图3所示。图中E点、B点分别为负流量控制与恒功率控制系统工作点。面积ODEF(C)、面积ABCO分别为负流量控制与恒功率控制的能量消耗,阴影面积为负流量控制相比恒功率控制节省的能量。1-双泵同时加载功率曲线;2-泵为稳定高压时另一泵的功率曲线;3-泵为空载时另一泵的功率曲线;4-负流量控制泵随外控压力增高排量减小时功率曲线图5K3V负流量传感泵压力-流量特性曲线图3负流量控制工况图3负荷传感控制在挖掘机控制上,负流量控制通常

8、用负流量控负荷传感系统是一个具有压差反馈,在流量指制泵(集成多功能控制阀的变量泵)来实现。典型的令条件下实现泵对负荷压力随