挖掘机功率匹配测试系统研究与设计.pdf

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1、2012仪表技术与传感器20l2第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12挖掘机功率匹配测试系统研究与设计刘学良，龚进，邓宇。。，何松泉(1．中南大学机电工程学院，湖南长沙410083；2．山河智能装备股份有限公司，湖南长沙，410100)摘要：为了研究液压挖掘机中发动机与液压泵的功率匹配性能，优化其控制策略，在通过对液压挖掘机的功率匹配原理进行分析后，提出了一种基于LabVIEW、移动控制器和USB／CAN设备的可视测试系统方案。该方案采用Cylindro控制器作为数据采集与控制的核心，控制器采集液压系统与发动机

2、的相关信号，并驱动电磁比例阀以及动油门电机实现液压泵与发动机的功率控制；采用CAN通讯的方式进行数据传输，并利用虚拟测试软件LabVIEW进行人机界面的设计，完成测试数据的显示与保存。试验表明：该测试系统能满足要求，且稳定可靠。关键词：液压挖掘机；功率匹配；LabVIEW；CAN总线中图分类号：TP316文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)12—0064—03ResearchandDesignofPowerMatchTestingSysteminHydraulicExcavatorLIUXue—liang一，GONGJin一，D

3、ENGYu一，HESong—quan(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China；2．SunwardEquipmentGroup，Changsha410100，China)Abstract：Inordertoresearchthepowermatchsystem’sperformanceintheexcavatorandoptimizethecontrolpolicy，thethe—oryofpowermatch

4、inexcavatorwasanalyzedandavisualtestingsystembasedonLabVIEW、controllerandUSB／CANdevicewasproposed．TheprogramusesCylindrocontrollerasthedateacquirementandcontrolunit，thecontrolleracquirestherelatesignalsofhydraulicsystemandtheengine，drivestheproportionalsolenoidvalveandmotorto

5、controlthepowerofpumpandengine；thetes—tingdatawastransmittedbyCANbus，displayedandsavedbyLabVIEW．Theexperimentresultsshowthatthetestsystemcanmeettherequirementsandreliable．Keywords：hydraulicexcavator；powermatch；LabVIEW；CANbus0引言拉杆位置关系式为：液压挖掘机作为一种高效的土石方施工机械，被广泛地应=ka+b(1)用于工程建设，

6、但由于其能量的总利用率仅为20％左右，因而式中：为发动机输出扭矩；N·m；o／为油门拉杆位置；k、b为对挖掘机进行节能研究十分必要。功率匹配作为节能研究的待定常系数。重要组成部分，研究的意义重大J。液压泵的吸收扭矩为：在挖掘机的工作过程中，负载处于不断的波动状态，发动(2)机负载扭矩的波动导致发动机脱离设定区域工作，为r更好地二耵式中：为液压泵吸收扭矩，N·m；P为液压泵输出压力，研究发动机与液压泵的匹配控制策略，就需要对系统的各种信MPa；q．为液压泵排量，mL／r．号数据进行分析。为此提出了基于LabVIEW的测试系统，方为r达到节能的目的，

7、泵在充分吸收发动机的功率时应该案采用CAN总线通讯方式进行数据传输，移动控制器作为数无限趋近发动机的这些目标扭矩工作点，使得=T。，即满足：据采集与控制核心。系统采集得到动力系统与液压系统的各种所需信号并实现数据的显示与保存，为挖掘机的功率匹配研：k+b(3)盯究提供有效的途径。挖掘机在工作过程中，P。的大小取决于负载，q的大小取1挖掘机节能控制原理决于负载压力与电磁比例减压阀输出的二次压力，当负载变化液压挖掘机的节能匹配控制是以发动机的经济曲线为主时，需要合理调节比例减压阀的输出压力与发动机的油门拉杆要依据，同时考虑液压泵的作业效率并兼顾挖掘机

8、的操纵性。位置，使发动机工作在最佳工作点，满足式(3)的要求。发动机在任何油门拉杆位置下都存在一个最佳节能点，所以泵在调试过程中为了优化