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1、1997年第8期节能·11··节能技术·挖掘机中的主要节能措施武汉日电光通信有限公司米智学华中理工大学曹树平邹占江朱钒摘要微机控制技术和负荷传感液压系统的应用,提高了作业效率,降低了能耗,节能效果显著,是挖掘机发展的必然趋势。关键词微机负荷传感液压系统挖掘机节能伺服泵的微机控制和负荷传感液压系统。1前言2伺服泵的微机控制在《国家“九五”科技发展重点任务规划要点与关键技术纲要》中,工程机械高效节能液压在液压挖掘机中,为了有效利用发动机功系统的研究被列为“九五”期间主要开发内容及率及满足工况要求,一般使用变量泵。目前国内关键技术之一。工程机械的一个显著特点就是液压挖掘机广泛使用的是恒功率变量泵
2、。图1以内燃机作原动机,工作负荷变化频繁、幅度为传统恒功率变量泵所能实现的近似恒功率控大、耗能量大,相应的技术要求是系统能量转换制特性曲线,它是用泵斜盘倾角控制机构内的和利用率要高。在挖掘机液压系统中,为达到节弹簧力与泵的排油压力相平衡来控制液压泵的能的目的,应解决两个问题。流量,其特点是采用两根强弱不同但合套在一(1)起始环节,即液压源需要的输出功率应起的弹簧。在低压阶段(P3、当,将导致下,首先使一根弹簧起作用(P14、图1近似恒功率曲线·12·节能1997年第8期这种控制方式因存在如下缺点而不能有常用的微机控制系统如图3所示,由变量效、地利用发动机功率:泵、变量缸、电液伺服阀、泵阀控制器和压力传(1)由于是用数根弹簧特性的折线,即两条感器组成,使得发动机的功率几乎全部被利用,斜率不同的直线来逼近设定的泵控制特性曲线较好地解决了发动机功率与油泵的匹配问题,(P-Q特性曲线,即双曲线),会产生图2所示为液压系统实现高效节能奠定了基础。由于采的近似误差。用微机控制,还可使变量泵有效地利用发动机不同级别的功率,从而使液压挖掘机满足不同工况的要求,提高了效率,这是传统的恒功率变量泵所不能比拟的。3负荷传感液压系统
5、3.1工作原理简介负荷传感液压系统是目前液压领域较为活跃的研究课题之一,其节能效果显著,得到了日益广泛的应用。日本小松、日立等公司生产的PC系列、EX系列高级型液压挖掘机都采用了图2恒功率泵的近似误差这一系统。它是根据负载变化,对泵流量作相应(2)考虑到工作环境的大气压力、气温和湿的调节,使换向阀节流点上的压差保持不变,即度,以及燃料种类等会影响发动机输出功率,故泵的压力总是等于负荷压力与此节流压差之在上述设定值上应预留约10%的裕量。和,从而使泵的流量始终与换向阀上的调节流(3)由于弹簧的刚度已定,只能满足单一的量需求相适应,实现泵与负载的功率匹配。图4发动机的动力要求,不适合发动机功率
6、的多模为常用的带压力补偿阀的负荷传感液压系统,式选择。为了便于比较,分析中令P1>P2,并将换向阀(4)不能实现变量泵的需求控制。简化成二位阀,PS为泵出口压力,压力补偿阀为避免上述缺点,达到节能的目的,变量泵布置在换向阀的出口侧,压力补偿阀弹簧腔的采用微机控制是必然趋势。因为微机可对油泵控制压力来自于最大负载。图4中最高负荷压的输出功率进行精确控制,还可改善挖掘机的力P1通过梭阀同时作用在两个压力补偿阀上,作业性能。换向阀后面的压力分别为Pm1、Pm2。由图4可得换向阀出口压力与最高的负载压力P1的关系:Pm1-P1=Pk1Pm2-P1=Pk2若调整两补偿阀的开启压力,使得Pk1=Pk2
7、=Pk,则有:Pm1=Pm2这意味着,由于各补偿阀均受较高的负载压力控制,故各回路换向阀后的压力可保持相等。考虑到换向阀前后的压差为:图3伺服泵微机控制原理图PS-Pm1=PS-(Pk+P1)1997年第8期节能·13·PS-Pm2=PS-(Pk+P1)故两回路的流量分别为:Q1=C1W1X1PS-(Pk+P1)(1)Q2=C2W2X2PS-(Pk+P1)(2)在流量未饱和时,有PS=P1+$P0($P0正常工作时恒定)
