探討工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配及控制技術(shù)

1、探討工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配及控制技術(shù)   隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的工程機(jī)械投入到工程建設(shè)當(dāng)中。其中工程機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化匹配控制技術(shù)就集合了目前多種理論與技術(shù)的一項(xiàng)高級(jí)系統(tǒng)技術(shù)。本文結(jié)合筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，闡述了傳統(tǒng)的技術(shù)制定，具體分析了工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配的機(jī)電一體化控制技術(shù)，就控制技術(shù)中的制定重點(diǎn)進(jìn)行探討，以供同行參照與借鑒。    機(jī)電一體化的主要技術(shù)是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配和控制技術(shù)。此技術(shù)很好地發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)以及PLC控制技術(shù)連接在一起，在工作途中為機(jī)械提供繼續(xù)穩(wěn)定和可靠的性能。相較于很多需要不停地工作的大型工程機(jī)械，此

2、機(jī)電一體化技術(shù)它能夠通過自動(dòng)化給了工作人員很多的幫助，使得操作的時(shí)間變短，操作中的失誤也減少，所以很多工程機(jī)械液壓系統(tǒng)都普遍運(yùn)用了此種技術(shù)。以下我們針對(duì)此技術(shù)的發(fā)展以及成熟過程來講述這門技術(shù)的制定特點(diǎn)，同時(shí)總結(jié)出此技術(shù)在發(fā)展途中碰到的一些問題。          目前，很多小型機(jī)械經(jīng)過快速發(fā)展形成了大型工程機(jī)械，而小型機(jī)械的定量泵制定一直按照系統(tǒng)的最大工作流量以及最大工作壓力乘積經(jīng)過計(jì)算轉(zhuǎn)化后的系統(tǒng)最大輸出功率只能同發(fā)動(dòng)機(jī)的凈功率一樣或者小于。此定量泵防止功率的利用系數(shù)偏低，所以不能滿足大型工程機(jī)械的工作需求。   

3、;    針對(duì)兩個(gè)彈簧彈力進(jìn)行不同的制定，對(duì)變量泵的輸出流量進(jìn)行控制，這是單泵恒功率控制技術(shù)的特點(diǎn)。當(dāng)首個(gè)彈簧設(shè)定力承受到一定的系統(tǒng)壓力時(shí)，降低了變量泵的排量；直至第二個(gè)彈簧的設(shè)定力被系統(tǒng)克服后，促使變量泵變量出現(xiàn)曲線變化。此控制制定使得變量曲線上的工作流量乘以工作壓力得出來的離散值接近一個(gè)常數(shù)。此時(shí)就很好的利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并且保證了發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)由于過度承載導(dǎo)致熄火，從而暫停工作。       有效地把發(fā)動(dòng)機(jī)的功率分到每個(gè)泵是雙泵或多泵恒功率控制系統(tǒng)中的主要以及困難的地方。過去的雙泵和多泵恒功率控制技術(shù)有很多不一樣的功率分配組合方式

4、。首先，分功率控制。此分配按照各個(gè)泵所相關(guān)的操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求的實(shí)際功率來確定的。在制定途中，考察顧慮到各個(gè)泵所特有的獨(dú)立變量控制機(jī)構(gòu)，這才能保證各個(gè)泵都能事先規(guī)定它自己的工作量。但是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的功率是恒定的，如果多泵中發(fā)生些許不需要工作的事情，那么就會(huì)浪費(fèi)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，況且大型機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)功率非常大，所以這種浪費(fèi)堅(jiān)決不能發(fā)生；其次，總功率控制?？偣β士刂浦挥昧艘粋€(gè)變量機(jī)構(gòu)，這是其與分功率控制的區(qū)別，此控制技術(shù)雖然能夠滿足每個(gè)泵的功率間需求的互補(bǔ)，但是仍優(yōu)主泵輸出的大流量轉(zhuǎn)化為熱量不見了這種問題。最后，最新研發(fā)的交叉?zhèn)鞲锌刂萍夹g(shù)以及負(fù)反饋交叉?zhèn)鞲屑夹g(shù)都不能好好解決完全利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率或者主泵功

5、率的問題。而且因?yàn)榻徊鎮(zhèn)鞲屑夹g(shù)以及工程機(jī)械的聯(lián)合本就不夠熟練，從而使得此技術(shù)變得越來越困難，還沒有平常的分功率和總功率控制技術(shù)得到的效果好，而且投資也過大，很難得以推行，廣泛使用。       從過去的控制技術(shù)的解析說明可以知道，即使此項(xiàng)技術(shù)不斷地在進(jìn)步，但仍然沒有解決完全利用功率的這個(gè)很大的問題。20世紀(jì)時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使此技術(shù)有了新的發(fā)展目標(biāo)。在過去十幾年里，機(jī)電一體化技術(shù)有了很大的成就。我們把計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力匹配以及控制技術(shù)中，促使功率使用的程度大大提升?，F(xiàn)如今，在外國(guó)有許多大型工程機(jī)械公司都已經(jīng)慢慢在此方面投入大量的人力

6、以及財(cái)力用來強(qiáng)化研究及開發(fā)。依據(jù)大型工程機(jī)械用戶對(duì)機(jī)械工作量的要求，我們將計(jì)算機(jī)優(yōu)化的機(jī)電一體化動(dòng)力匹配以及控制技術(shù)的模式單獨(dú)設(shè)置。不一樣的工作狀態(tài)有其不一樣工作模式。    當(dāng)機(jī)械操作人員布置好機(jī)械的工作模式后，電腦會(huì)第一時(shí)間向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出指令，給定發(fā)動(dòng)機(jī)的油門開合度，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控。在電腦的數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行查證核實(shí)，同時(shí)選擇其工作模式。當(dāng)下，在我國(guó)大型機(jī)械泵的領(lǐng)軍人物三一重工研究開發(fā)出保證整個(gè)控制系統(tǒng)在不一樣的負(fù)荷下都可以堅(jiān)持一樣的工作轉(zhuǎn)速，不會(huì)因負(fù)荷太重導(dǎo)致熄火暫停工作的是柴油機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制裝置。     

7、 在液壓系統(tǒng)取得能源時(shí)，我們要把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能在液壓泵的作用下轉(zhuǎn)化為液壓能。液壓閥會(huì)調(diào)節(jié)及分配液壓泵輸出的能量。同時(shí)液壓閥也會(huì)調(diào)節(jié)以及控制系統(tǒng)的壓力、流量和方向。另外，液壓閥還控制功率支流的絕對(duì)值以及相對(duì)值。    機(jī)械能在被轉(zhuǎn)化為液壓能后，為了滿足操作機(jī)械工作的目標(biāo)，液壓馬達(dá)和液壓缸又會(huì)把液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。我們要調(diào)節(jié)液壓泵的排量以及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制閥的開度來實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的動(dòng)力、節(jié)能、和作業(yè)效率的掌控。       液壓系統(tǒng)的功率形式為壓力和流量，其用公示表示為: P0= pq /60，在式中，P0為液壓功率; p 為液壓系

8、統(tǒng)壓力; q 為液壓系統(tǒng)流量。    液壓系統(tǒng)工作時(shí)，它壓力的大小由其負(fù)載的大小所決定，所以液壓系統(tǒng)中本來就有的參數(shù)不包括壓力，它只是載荷的一種表現(xiàn)，而液壓系統(tǒng)的流量才是能夠掌握液壓系統(tǒng)功率的。所以，我們針對(duì)液壓泵以及液壓閥的流量控制分別作了下述說明。    在液壓泵流量公式: q0= Vn中 ，q0為液壓泵流量; n 為液壓泵輸入轉(zhuǎn)速; V 為 液壓泵排量。只有其流量發(fā)生變化，它的機(jī)械速度才會(huì)跟著變化，從公式中可以知道，改變液壓泵的排量及轉(zhuǎn)速來控制流量的改變。假如運(yùn)用液壓泵轉(zhuǎn)速對(duì)其調(diào)節(jié)，稱其為變頻調(diào)速，假如運(yùn)用液壓泵排量進(jìn)行變速，稱其為容積速調(diào)。

9、60;   在工程機(jī)械的工作途中，因?yàn)橥庠谪?fù)荷變化導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，但是柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速一般要求相對(duì)穩(wěn)定，假如旋轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定，一定要用別的方式對(duì)其控制。所以，在控制液壓泵的流量時(shí)，假設(shè)其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，對(duì)液壓泵流量進(jìn)行控制。液壓閥會(huì)對(duì)液壓泵輸出的流量二次調(diào)節(jié)。在工程機(jī)械中，可變液阻實(shí)際上還包括比例控制閥，并聯(lián)液壓回路的泵側(cè)的壓力是一樣的，并聯(lián)液阻的絕對(duì)值以及相對(duì)值決定了各支路的流量，然而此處的并聯(lián)液阻是由液壓閥構(gòu)成的。    液壓閥的流量由其的開度以及閥的壓降所決定，然而外在的負(fù)載是液壓閥的壓降的決定性因素，此外在的負(fù)載是很難掌握的，所以要實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓閥流量的控制，就要

10、掌握液壓閥的開度。但是，由于不穩(wěn)定的外在負(fù)荷因素，液壓閥壓降也發(fā)生相對(duì)較大的變化，引起的誤差也很難掌握，此誤差很大，同時(shí)，由于液壓閥壓降還跟機(jī)械裝置的姿態(tài)以及工作環(huán)境有關(guān)系，使用其他方式也很難控制其壓降的變化。因此假如我們要通過開度對(duì)液壓閥的流量進(jìn)行控制，導(dǎo)致控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度以及位置都不是很好。       經(jīng)上所述，只有對(duì)液壓泵的排量和液壓閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就是所謂的泵控調(diào)速和閥控調(diào)速，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的流量控制，泵控調(diào)整速度途中，液壓系統(tǒng)沒有流量以及功率的損失，泵控調(diào)速通過改變液壓泵排量完成的，在調(diào)節(jié)液壓泵的斜盤傾角時(shí)，推動(dòng)斜盤、柱塞等原件以及

11、摩擦副要有相應(yīng)的時(shí)間。    我們只有改變并聯(lián)回路間的相對(duì)液阻，才能促使閥控調(diào)速實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制，當(dāng)中大多數(shù)流量對(duì)外做功，多出來的流量要回到油箱，這些多出來的流量就是被浪費(fèi)的流量。足見閥控調(diào)速?zèng)]有泵控調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性能要好。但是，在改變液壓閥的開度時(shí)，通過將電磁鐵推動(dòng)閥芯就能實(shí)現(xiàn)，況且，閥芯的質(zhì)量沒有液壓閥的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大，所以液壓閥的反應(yīng)速度會(huì)相對(duì)快些。    在工程機(jī)械中，液壓閥電磁鐵的響應(yīng)頻率為10 Hz上下，高速電磁鐵的響應(yīng)頻率要比20 Hz大很多，足以見得此兩種控制方式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。我們把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，會(huì)是一種很好的流量控制方式。現(xiàn)如今，采納液壓泵以及比例閥結(jié)合在一起的方法對(duì)先進(jìn)的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的流量進(jìn)行控制，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在液壓系統(tǒng)作業(yè)時(shí)，第一是變量泵依據(jù)工作需求來確定第一次排量，第一次排量要超過需求的流量20 L/min 以上，其次，比例閥針對(duì)流量來二次修正，達(dá)到對(duì)速度控制。目前，負(fù)流量控制、正流量控制以及負(fù)載敏感控制都是泵控以及閥控的方式。    通過分析可知，要實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的功率控制，主要是對(duì)液壓系統(tǒng)流量進(jìn)行控制，通過