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探讨工程机械液压系统动力匹配及控制技术

  
评论: 更新日期:2015年05月28日

    3.工程机械的液压传动与控制系统分析
    在液压系统取得能源时,我们要把发动机输出的机械能在液压泵的作用下转化为液压能。液压阀会调节及分配液压泵输出的能量。同时液压阀也会调节以及控制系统的压力、流量和方向。另外,液压阀还控制功率支流的绝对值以及相对值。
    机械能在被转化为液压能后,为了满足操作机械工作的目标,液压马达和液压缸又会把液压能转化为机械能。我们要调节液压泵的排量以及发动机的转速和控制阀的开度来实现对工程机械的动力、节能、和作业效率的掌控。
    4.液压系统的功率控制方式分析
    液压系统的功率形式为压力和流量,其用公示表示为: P0= pq /60,在式中,P0为液压功率; p 为液压系统压力; q 为液压系统流量。
    液压系统工作时,它压力的大小由其负载的大小所决定,所以液压系统中本来就有的参数不包括压力,它只是载荷的一种表现,而液压系统的流量才是能够掌握液压系统功率的。所以,我们针对液压泵以及液压阀的流量控制分别作了下述说明。
    在液压泵流量公式: q0= V.n中 ,q0为液压泵流量; n 为液压泵输入转速; V 为 液压泵排量。只有其流量发生变化,它的机械速度才会跟着变化,从公式中可以知道,改变液压泵的排量及转速来控制流量的改变。假如运用液压泵转速对其调节,称其为变频调速,假如运用液压泵排量进行变速,称其为容积速调。
    在工程机械的工作途中,因为外在负荷变化导致发动机的转速不稳定,但是柴油机的转速一般要求相对稳定,假如旋转速度不稳定,一定要用别的方式对其控制。所以,在控制液压泵的流量时,假设其转速稳定,对液压泵流量进行控制。液压阀会对液压泵输出的流量二次调节。在工程机械中,可变液阻实际上还包括比例控制阀,并联液压回路的泵侧的压力是一样的,并联液阻的绝对值以及相对值决定了各支路的流量,然而此处的并联液阻是由液压阀构成的。
    液压阀的流量由其的开度以及阀的压降所决定,然而外在的负载是液压阀的压降的决定性因素,此外在的负载是很难掌握的,所以要实现对液压阀流量的控制,就要掌握液压阀的开度。但是,由于不稳定的外在负荷因素,液压阀压降也发生相对较大的变化,引起的误差也很难掌握,此误差很大,同时,由于液压阀压降还跟机械装置的姿态以及工作环境有关系,使用其他方式也很难控制其压降的变化。因此假如我们要通过开度对液压阀的流量进行控制,导致控制执行机构的速度以及位置都不是很好。
    5.液压系统的流量控制方式
    经上所述,只有对液压泵的排量和液压阀的开度进行调节,也就是所谓的泵控调速和阀控调速,才能实现对液压系统的流量控制,泵控调整速度途中,液压系统没有流量以及功率的损失,泵控调速通过改变液压泵排量完成的,在调节液压泵的斜盘倾角时,推动斜盘、柱塞等原件以及摩擦副要有相应的时间。
    我们只有改变并联回路间的相对液阻,才能促使阀控调速实现对流量的控制,当中大多数流量对外做功,多出来的流量要回到油箱,这些多出来的流量就是被浪费的流量。足见阀控调速没有泵控调速的经济性能要好。但是,在改变液压阀的开度时,通过将电磁铁推动阀芯就能实现,况且,阀芯的质量没有液压阀的运动质量大,所以液压阀的反应速度会相对快些。
    在工程机械中,液压阀电磁铁的响应频率为10 Hz上下,高速电磁铁的响应频率要比20 Hz大很多,足以见得此两种控制方式的优势互补。我们把两者的优点结合在一起,会是一种很好的流量控制方式。现如今,采用液压泵以及比例阀结合在一起的方法对先进的工程机械液压系统的流量进行控制,形成优势互补,在液压系统作业时,第一是变量泵根据工作需求来确定第一次排量,第一次排量要超过需求的流量20 L/min 以上,其次,比例阀针对流量来二次修正,达到对速度控制。目前,负流量控制、正流量控制以及负载敏感控制都是泵控以及阀控的方式。

    通过分析可知,要实现对工程机械液压系统的功率控制,主要是对液压系统流量进行控制,通过控制液压泵的排量和液压阀的开度,从而实现对流量的控制。而目前比较好的液压控制方式是结合了泵控和阀控的优点,实现操作的经济性和快速性。但是,工程机械中液压泵的排量因为是开环控制,排量的精度不高,而比例阀的流量控制精度受压力的影响比较大,可见泵控和阀控结合的控制方式在速度和经济上有不错的效果,但是在经济性上还存在缺陷,这也是以后工程机械液压系统发展的方向。
 

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