多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配研究

1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配研究姓名：程度旺申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師：曹中一;吳萬(wàn)榮20070201中南大學(xué)碩：學(xué)位論文摘要摘要在普通型液壓挖掘機(jī)連接鏟斗的部位安裝通用連接器，通過(guò)該通用連接器，用戶可根據(jù)需要將鏟斗更換成特殊工作機(jī)構(gòu)如鉆孔機(jī)、液壓破碎器等，使液壓挖掘機(jī)具有鉆孔、破碎等多種功能。這種新型的液壓挖掘機(jī)稱之為多功能液壓挖掘機(jī)。多功能液壓挖掘機(jī)與普通型液壓挖掘機(jī)類似，也有重載模式、經(jīng)濟(jì)模式、輕載模式以及怠速模式這幾種工作模式，其功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況相適應(yīng)，當(dāng)其通用連接器更換不同工作機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)，所需壓力、流量及功率有所不同，不能完全按上述工作模式

2、來(lái)工作。為解決該問(wèn)題，本文以多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了負(fù)載功率參數(shù)控制，使得不同工況作業(yè)時(shí)負(fù)載功率參數(shù)能實(shí)現(xiàn)最佳匹配。主要研究?jī)?nèi)容如下：提出多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案。在分析普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并分別就多功能液壓挖掘機(jī)多工況以及特定工況下負(fù)載功率匹配進(jìn)行了分析，提出了多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案。多功能挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)伺服閥理論研究。伺服閥是負(fù)載功率匹配關(guān)鍵元件，故本文對(duì)伺服閥進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究，并分析了其靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性。多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配功率鍵合圖建模研究。應(yīng)用功率鍵合圖理論，以多功能挖掘機(jī)泵控系

3、統(tǒng)為研究對(duì)象，分別就多功能挖掘機(jī)多工況以及特定工況下的作業(yè)建立了數(shù)學(xué)模型。多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配仿真研究。應(yīng)用仿真軟件，分別就多功能挖掘機(jī)多工況以及特定工況作業(yè)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，所研制的伺服閥能實(shí)現(xiàn)不同工況作業(yè)時(shí)負(fù)載功率參數(shù)的匹配；在算法上，運(yùn)用流量反饋控制，使泵的輸出流量穩(wěn)定，以避免不必要的功率損失。實(shí)驗(yàn)研究與分析。設(shè)計(jì)了負(fù)載功率匹配實(shí)驗(yàn)方案；通過(guò)調(diào)整不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別就多功能挖掘機(jī)多工況及特定工況進(jìn)行了負(fù)載功率匹配實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本實(shí)驗(yàn)方案的可行性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期一致，達(dá)到預(yù)期目的。關(guān)鍵詞多功能挖掘機(jī)，泵控系統(tǒng)，功率鍵合圖，負(fù)載功率匹配中南大學(xué)碩士學(xué)位論文融

4、（，塔，中南人學(xué)碩學(xué)位論文（，原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得中南大學(xué)或其他單位的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我共同工作的同志對(duì)本研究所作的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。作者簽名：期：年一月一日關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)說(shuō)明本人了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存學(xué)位論文；學(xué)校可根據(jù)國(guó)家或湖南省有關(guān)部門規(guī)定送交學(xué)

5、位論文。作者繇一導(dǎo)師簽名碰年狗日中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論引言第一章緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工程實(shí)際的需要，近些年來(lái)液壓挖掘機(jī)有向多功能化發(fā)展的趨勢(shì)。這種液壓挖掘機(jī)是在普通型液壓挖掘機(jī)連接鏟斗的部位安裝通用連接器，通過(guò)該通用連接器，用戶可根據(jù)需要將鏟斗更換成特殊工作機(jī)構(gòu)如鉆孔機(jī)、液壓挖坑器、液壓破碎器、液壓振動(dòng)平板夯等，使液壓挖掘機(jī)具有鉆孔、挖掘、裝載、破碎、平地、夯實(shí)、埋管施工等多種功能。這種新型的液壓挖掘機(jī)稱之為多功能液壓挖掘機(jī)。多功能液壓挖掘機(jī)體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)、發(fā)展前景廣闊，具有大中型挖掘機(jī)械不可替代的優(yōu)勢(shì)。普通型液壓挖掘機(jī)為適應(yīng)挖掘作業(yè)的需要，有重載模式、經(jīng)濟(jì)模式

6、、輕載模式以及怠速模式這幾種工作模式，其功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況相適應(yīng)。而多功能液壓挖掘機(jī)的液壓、電氣控制系統(tǒng)與普通型液壓挖掘機(jī)一致，但其通用連接器更換其它工作機(jī)構(gòu)（如鉆孔機(jī)等）作業(yè)時(shí)，所需功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況不同，因而不能完全按上述工作模式來(lái)工作，否則會(huì)出現(xiàn)功率匹配不合理，導(dǎo)致不必要的功率浪費(fèi)。倘若多功能液壓挖掘機(jī)泵與負(fù)載的功率匹配合理，則可以很大地提高能源利用效率。因此，為了使多功能液壓挖掘機(jī)更換不同工作機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)，既能滿足工況要求，又能實(shí)現(xiàn)功率匹配，需要對(duì)其泵與負(fù)載的功率匹配控制進(jìn)行研究。研究目的、意義多功能液壓挖掘機(jī)體積小，重量輕，操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)，發(fā)展前景廣闊，具有大中型挖掘機(jī)械不

7、可替代的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，投資一臺(tái)多功能挖掘機(jī)，等于擁有了數(shù)臺(tái)不同功能的設(shè)備施工能力，減少了設(shè)備閑置時(shí)間，拓寬了增效的領(lǐng)域，提高了創(chuàng)造財(cái)富的效率，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是其他同類產(chǎn)品無(wú)法比擬的。多功能挖掘機(jī)集多種功能于一身，具有普通挖掘機(jī)不可替代的優(yōu)點(diǎn)。但由于多功能液壓挖掘機(jī)的液壓、電氣控制系統(tǒng)與普通型液壓挖掘機(jī)一致，而普通型液壓挖掘機(jī)功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況相適應(yīng)；當(dāng)多功能液壓挖掘機(jī)通用連接器更換其它工作機(jī)構(gòu)（如鉆孔機(jī)等）作業(yè)時(shí)，所需功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況不同，因此必須對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)功率控制，以實(shí)現(xiàn)功率匹配，提高能量的利用率。眾所周知，挖掘機(jī)能量的總利用率還是很低，只有左右】可以預(yù)見，巨大的能

8、量損失中南人學(xué)碩學(xué)位論文第章緒論使節(jié)能技術(shù)成為衡量多功能液壓挖掘機(jī)先進(jìn)性的重要指標(biāo)。與此同時(shí)，由于世界能源危機(jī)及人們對(duì)環(huán)保的日益重視，也迫切需要研究與開發(fā)多功能液壓挖掘機(jī)的功率控制技術(shù)。有資料表明，工程機(jī)械將近的故障來(lái)自液壓系統(tǒng)。采用功率控制技術(shù)后，可減少液壓系統(tǒng)功率損失，使動(dòng)力系統(tǒng)與負(fù)載所需功率更好的匹配，這樣可降低液壓元件工作強(qiáng)度，提高設(shè)備使用時(shí)的可靠性。系統(tǒng)功率控制效果不理想時(shí)，主要表現(xiàn)為系統(tǒng)嚴(yán)重發(fā)熱，有的甚至高達(dá)。以上，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而造成維修費(fèi)用增加、誤工損失等，使用戶難以承受。由此可見，多功能挖掘機(jī)的功率控制研究有其必要性與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。國(guó)內(nèi)外對(duì)挖掘機(jī)功率匹配與控制已經(jīng)作了很

9、多研究，不過(guò)多是針對(duì)挖掘機(jī)挖掘作業(yè)展開的，對(duì)破碎、鉆孔、夯實(shí)等工況作業(yè)的功率匹配研究則很少，不能適應(yīng)多功能挖掘機(jī)刁：同工作機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)的功率匹配要求，有必要就多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配進(jìn)行特別研究。因此，本文主要針對(duì)多功能挖掘機(jī)的功率匹配與控制展開，重點(diǎn)研究多功能挖掘機(jī)泵與負(fù)載的功率匹配與控制，這對(duì)于提高多功能挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)的能源利用效率具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)外挖掘機(jī)功率匹配控制研究現(xiàn)狀多功能液壓挖掘機(jī)是適應(yīng)普通型液壓挖掘機(jī)多功能化作業(yè)發(fā)展起來(lái)的，其液壓、電氣等控制系統(tǒng)與普通型液壓挖掘機(jī)類似，而普通型液壓挖掘機(jī)功率匹配控制比較成熟，故本文以普通型液壓挖掘機(jī)功率匹配控制研究現(xiàn)狀為例，介紹普通

10、型液壓挖掘機(jī)功率匹配控制，這對(duì)多功能液壓挖掘機(jī)功率匹配控制有很大借鑒意義。挖掘機(jī)功率匹配控制，在國(guó)外經(jīng)歷了兩個(gè)階段：世紀(jì)年代以前，世界各大挖掘機(jī)生產(chǎn)公司主要采用非電子功率控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)功率匹配：世界年代后期，國(guó)外各大挖掘機(jī)生產(chǎn)公司均紛紛采用電子功率控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)功率匹配。而且它們大多集中在應(yīng)用在全液壓挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓系統(tǒng)的功率匹配控制【。非電子功率控制裝置非電子功率控制裝置主要是通過(guò)液壓系統(tǒng)自身壓力，由各種液壓閥控制以調(diào)整泵的變量擺角。根據(jù)控制形式的不同，可分為功率控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和組合控制系統(tǒng)三大類。其中組合控制系統(tǒng)是功率控制和流量控制的組合控制，在液壓挖掘機(jī)上應(yīng)用最多引。下面以交叉功

11、率傳感控制系統(tǒng)為例，介紹非電子功率控制。交叉功率傳感控制系統(tǒng)將全功率和總功率系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合了起來(lái)，既能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，又可以根據(jù)每個(gè)泵各自的工況需求提供不同的流量。工作原理如圖所示。，中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論功率交叉控制系統(tǒng)是在分功率控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)壓力測(cè)量滑閥，由另一個(gè)泵的壓力油作用于壓力測(cè)量滑閥，通過(guò)壓縮彈簧而產(chǎn)生一個(gè)附加力作用于平衡杠桿。杠桿平衡時(shí)嗽、附由分功率控制系統(tǒng)可知（）一廠（，竄），一，附，一附（）式中：調(diào)壓彈簧彈簧力在平衡杠桿上產(chǎn)生的恒定力矩，。壓力感應(yīng)活塞施加給杠桿的力矩，附，附壓力測(cè)量滑閥壓縮彈簧而產(chǎn)生的作用于平衡杠桿的附加力，杠桿支點(diǎn)至調(diào)壓彈簧中心線的

12、距離，一一泵的工作壓力，黿泵的排量。通過(guò)調(diào)壓彈簧將。按的總功率進(jìn)行調(diào)定，則當(dāng)另一個(gè)泵的壓力等于零時(shí)，一，附，。，即此時(shí)這個(gè)泵可以按的總功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)其中一只泵的輸出壓力在零到最小起調(diào)壓力之問(wèn)變化時(shí)，其排量始終處在最大位置，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的吸收在到之問(wèn)變化，另一只泵吸收發(fā)動(dòng)機(jī)功率則在到之間變化。通過(guò)這樣的功率交叉控制，如果一個(gè)泵的功率達(dá)不到的總功率時(shí)，余下的功率就可被另一個(gè)泵完全吸收利用【】。以上是功率交叉控制圖交叉功率傳感控制系統(tǒng)力襁匾滑閥中南大學(xué)碩。學(xué)位論文第一章緒論系統(tǒng)的工作原理。這兒有必要說(shuō)明，上文提到的三種控制系統(tǒng)，無(wú)論是功率控制系統(tǒng)，流量控制系統(tǒng)，還是組合控制系統(tǒng)，它們自身都有一些缺

13、陷【】它們均為純機(jī)械或液壓的，給主機(jī)的安裝、布置帶來(lái)了麻煩和困難；況且，它們的控制精度也較低。目前，這幾種控制方式的液壓挖掘機(jī)在國(guó)內(nèi)和一些不發(fā)達(dá)的國(guó)家仍然占據(jù)一部分市場(chǎng)份額。但是，在歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)逐步被電子控制的新型液壓挖掘機(jī)所取代。電子功率控制裝置世紀(jì)年代末，由于世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家液壓挖掘機(jī)技術(shù)水平得到了迅速提高，電子功率控制裝置紛紛被采用，出現(xiàn)了一系列電子功率控制以及低噪聲、低排放的全液壓挖掘機(jī)】。該階段電子功率控制的研究主要圍繞兩個(gè)方面展開：一方面主要是單獨(dú)研究發(fā)動(dòng)機(jī)、變量泵、馬達(dá)及各種控制閥等挖掘機(jī)重要部件，例如將機(jī)械調(diào)速器改為電子調(diào)速器，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射更合理、更經(jīng)濟(jì)：將各種液

14、壓元件由以前的液壓控制、機(jī)械控制改為電子控制，使其可靠性及精度得到提高。另一方面主要是將液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)（如發(fā)動(dòng)機(jī)）與液壓系統(tǒng)（如變量泵、馬達(dá)及各種控制閥）作為整體來(lái)考慮，研究發(fā)動(dòng)機(jī)變量泵一負(fù)載三者之間的功率匹配關(guān)系，使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出更合理，這樣便可使挖掘機(jī)的燃油消耗得到降低，勞動(dòng)生產(chǎn)率也可得到提高【。國(guó)外在上述兩方面研究已取得很大進(jìn)展，下面分別就國(guó)外在發(fā)動(dòng)機(jī)電子功率控制、變量泵電子功率控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)一變量泵一負(fù)載三者之間功率匹配的電子功率控制的研究現(xiàn)狀做詳細(xì)介紹。）發(fā)動(dòng)機(jī)的電子功率控制發(fā)動(dòng)機(jī)的電子功率控制，主要是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。柴油機(jī)控制的目的，是通過(guò)控制柴油機(jī)油門開度的大小來(lái)

15、調(diào)節(jié)柴油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速【】【】。常用的控制形式有三種：第一種是借助普通電磁閥和液壓缸來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門開度，第二種是借助步進(jìn)電機(jī)或商線位移電磁鐵來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度，第三種是借助發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)速器來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度【。其中，第二種控制形式目前應(yīng)用的最多，它是通過(guò)電位計(jì)發(fā)出信號(hào)輸入控制器，經(jīng)過(guò)控制器綜合分析后發(fā)出指令來(lái)控制電機(jī)，這樣便可調(diào)節(jié)油門轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)油門開度的調(diào)節(jié)。下面以國(guó)外具有代表意義的發(fā)動(dòng)機(jī)電子功率控制系統(tǒng)一一康明斯公司（）新開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)速器（轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制器）為例，介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的電子功率控制，其原理見圖。它采用控制器（微機(jī)）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)進(jìn)行控制，能達(dá)到高性能和低成本的日的。其原

16、理是：根據(jù)柴油機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。、齒條位移（油門開度）和柴油機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器演算分析后，確定中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論齒條位移目標(biāo)值，由可動(dòng)線圈調(diào)節(jié)齒條位置，使達(dá)到齒條位移目標(biāo)值。因一定的齒條位移對(duì)應(yīng)著一定的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，所以可達(dá)到柴油機(jī)目標(biāo)回轉(zhuǎn)速度，從而達(dá)到高性能和低成本的目的。圖新一代發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)速器原理）變量泵的電子功率控制變量泵的電子功率控制，主要是及時(shí)有效的調(diào)控泵的排量，以適應(yīng)外負(fù)載的要求，同時(shí)充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。變量泵的電子功率控制系統(tǒng)，可分為三種情形【】；（）功率控制系統(tǒng)泵的驅(qū)動(dòng)速度恒定時(shí)，功率控制實(shí)質(zhì)就是扭矩控制：扭矩不變時(shí)是恒功率控制，扭矩變化時(shí)是變功率控制。這類功率

17、控制主要包括分功率控制、總功率控制、功率交叉控制、壓力切斷控制及變功率控制等等。（）流量控制系統(tǒng)。泵的驅(qū)動(dòng)速度恒定時(shí)，流量控制實(shí)質(zhì)就是泵的排帶變功率結(jié)構(gòu)泵體泵控制調(diào)節(jié)裝置恒功率調(diào)節(jié)閥恒功率調(diào)節(jié)彈簧比例電磁鐵調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間單向截流閥負(fù)荷傳感閥值調(diào)節(jié)彈簧比例電磁鐵圖卜變量泵系統(tǒng)原理圖中南大學(xué)碩士學(xué)位論支第一章緒論量控制。這類流量控制主要包括手動(dòng)流量控制、正流量控制、負(fù)流量控制、負(fù)荷傳感控制等等。（）組合控制系統(tǒng)。目前國(guó)外廠家大都采用組合控制系統(tǒng)，這類控制是將上述功率控制與流量控制進(jìn)行組合，從而對(duì)泵進(jìn)行及時(shí)控制。變量泵的電子功率控制方面，目前國(guó)外大多數(shù)采用了電液比例閥的方式來(lái)調(diào)節(jié)泵的排量。以博世力士樂

18、公司的斜盤式變量泵為例，該泵采用了變功率變量機(jī)構(gòu)及負(fù)載傳感閥，其變量泵系統(tǒng)原理圖如圖所示【。通過(guò)改變作用在油泵控制調(diào)節(jié)裝置的控制電流大小來(lái)調(diào)節(jié)泵吸收功率；同時(shí)還可以通過(guò)改變負(fù)載傳感閥壓差的大小來(lái)調(diào)節(jié)同一閥芯開度時(shí)流量的大小，從而調(diào)節(jié)了作業(yè)速度的的快慢。）發(fā)動(dòng)機(jī)變量泵負(fù)載三者之間功率匹配的電子功率控制發(fā)動(dòng)機(jī)變量泵負(fù)載三者之間功率匹配的電子功率控制，其方法是先根據(jù)工況要求將發(fā)動(dòng)機(jī)油門調(diào)節(jié)在某一檔位上，然后通過(guò)調(diào)節(jié)變量泵的排量實(shí)現(xiàn)功率匹配。這種電子功率控制有兩種實(shí)現(xiàn)途徑：第一種途徑，根據(jù)負(fù)載要求，將柴油機(jī)調(diào)速拉桿調(diào)節(jié)在幾個(gè)特定位置，并相應(yīng)調(diào)節(jié)變量泵的吸收扭矩，使柴油機(jī)穩(wěn)定的運(yùn)行在標(biāo)定或經(jīng)濟(jì)工作點(diǎn)上。

19、第二種途徑，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，借助轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制，直接控制變量泵的吸收功率。這類電子控制技術(shù)，派生了許多分支技術(shù)，如分工況控制、轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)與變量泵相互控制、變量泵與負(fù)載的匹配控制、電子負(fù)載傳感控制等，這些控制方式在大多數(shù)國(guó)外機(jī)型中己被應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)與變量泵功率匹配控制方面，比較典型的是日立建機(jī)的系統(tǒng)（），它同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變量泵【。該系統(tǒng)具有三個(gè)特點(diǎn)：自動(dòng)減速功能：當(dāng)操作者停止任何操作巧之后，系統(tǒng)動(dòng)作自動(dòng)減速，油門回到較小位置；根據(jù)負(fù)載的情況，由人給定作業(yè)模式一輕載、正常、重載模式，自動(dòng)調(diào)節(jié)油門開度和泵的排量，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油門一變量泵的綜合調(diào)節(jié)，使液壓泵的輸入功率等于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。同時(shí)

20、，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作點(diǎn)工作。采用中位閉式主滑閥，當(dāng)負(fù)載壓力增高時(shí)，使主閥前后的壓差保持不變。這意味著即使挖掘時(shí)負(fù)載變化，當(dāng)操作手柄位置不變時(shí)，液壓缸的移動(dòng)速度不變，從而改善了操作性。變鼉泵與負(fù)載功率匹配控制方面，比較典型的是小松公司的（）子系統(tǒng)，它是開式中心負(fù)荷傳感系統(tǒng)，主要通過(guò)控制斜盤式變量柱塞泵旋轉(zhuǎn)斜盤的傾角來(lái)減少燃油的消耗，其原理如圖所示。作業(yè)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載變化，對(duì)變量泵流量作相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使換向閥節(jié)流點(diǎn)前后的壓差保持不變，即泵的壓力總是等于負(fù)荷壓力與此節(jié)流壓差中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論之和，從而使泵的流量始終與換向閥上的調(diào)節(jié)流量需求相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)泵與負(fù)載的功率匹配【。圖小松，系統(tǒng)發(fā)動(dòng)

21、機(jī)變量泵負(fù)載三者之間功率匹配控制方面，比較典型的是系統(tǒng)液壓挖掘機(jī)，它是綜合泵與負(fù)載的匹配控制、泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配控制及自動(dòng)減速控制為一體的最佳功率節(jié)能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)負(fù)載傳感閥檢測(cè)負(fù)載并控制主泵的流量，實(shí)現(xiàn)泵與負(fù)載的匹配控制；設(shè)置五種作業(yè)方式，可以選擇最合適的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和泵吸收扭矩以適合于工作性質(zhì)，調(diào)節(jié)器和泵控制器，根據(jù)為每種方式所設(shè)定的泵吸收扭矩，通過(guò)燃油控制表盤，檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度和由發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器所設(shè)定的速度，并進(jìn)行控制，使得泵能把發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)輸出點(diǎn)的扭矩全部都吸收過(guò)來(lái)，達(dá)到泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配控制的目的；當(dāng)機(jī)器在等待工作或在等待翻斗車時(shí)，如果所有的控制桿都在空檔位置，發(fā)動(dòng)機(jī)速度就會(huì)自動(dòng)降

22、低到中速，以減少燃油消耗和噪聲，如果有任何一根控制桿受到操作，發(fā)動(dòng)機(jī)速度立即就返回到設(shè)定速度【。國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)功率匹配控制研究現(xiàn)狀我國(guó)從年開始研制液壓挖掘機(jī)¨，由于受配套件如柴油機(jī)、液壓件以及企業(yè)自身各種條件的影響，挖掘機(jī)的質(zhì)量和技術(shù)未能達(dá)到應(yīng)有的水平。到中南大學(xué)顧。學(xué)位論文第一章緒論了年代仞，國(guó)內(nèi)幾個(gè)主要挖掘機(jī)主機(jī)廠先后引進(jìn)了當(dāng)時(shí)國(guó)際上比較先進(jìn)的液壓挖掘機(jī)制造技術(shù)，主要是德國(guó)的利勃海爾（）、德瑪克（）和奧加凱（）公司的產(chǎn)品，同時(shí)，從德國(guó)力士樂公司引進(jìn)了一批液壓件生產(chǎn)技術(shù)。通過(guò)消化、吸收和移植，使國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)的產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際世紀(jì)年代初的水平。世紀(jì)年代初，我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)經(jīng)歷了一個(gè)重要的

23、發(fā)展階段，但目前從國(guó)內(nèi)產(chǎn)品來(lái)看，其性能指標(biāo)大部分仍只能達(dá)到國(guó)際世界年代水平。更令人遺憾的是，國(guó)內(nèi)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、主液壓泵、馬達(dá)及多路換向閥等挖掘機(jī)的主要配套件上，無(wú)論在技術(shù)難點(diǎn)還是在生產(chǎn)工藝及制造水平上都沒有實(shí)質(zhì)性的提高，致使這些關(guān)鍵配套件的品種和質(zhì)量（主要是工作可靠性）不能完全滿足主機(jī)的需要捌。因此，國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家為了提高液壓挖掘機(jī)的性能，從以下兩個(gè)方面做了努力：（）它們與國(guó)外合資，比較著名的有煙臺(tái)大宇、常州現(xiàn)代、合肥日立、成都神鋼、徐州卡特等，這些企業(yè)都擁有先進(jìn)的技術(shù)，但關(guān)鍵技術(shù)卻在外商手里，難以國(guó)產(chǎn)化。（）它們引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的液壓元件、液壓系統(tǒng)及電控節(jié)能控制系統(tǒng)來(lái)提高國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)品質(zhì)。如三一重

24、工公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)采用了林德公司的負(fù)荷傳感同步（）控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)為閉中心負(fù)荷傳感系統(tǒng)，因液壓泵只向各執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供其需要的流量，因而沒有溢流損失：復(fù)合動(dòng)作時(shí)，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作互不干擾，可操作性好；該系統(tǒng)還集成了電子控制功能，根據(jù)作業(yè)工況，可實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)油門、液壓泵的排量的電子控制。該系統(tǒng)是目前國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)功率控制節(jié)能技術(shù)很先進(jìn)的配置，遺憾的是整個(gè)系統(tǒng)都是從國(guó)外進(jìn)口的，因此在關(guān)鍵技術(shù)上仍受到國(guó)外的封鎖。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些科研院校和液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家也進(jìn)行了很多的自主研發(fā)工作，并取得了一些成果。比如，上海鐵道大學(xué)的宋又廉、張謙等人瞄】提出了一種能感受負(fù)載的功率控制節(jié)能液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)能時(shí)刻根據(jù)負(fù)載情

25、況調(diào)整泵的壓力和流量，使油泵流量恰好滿足負(fù)載變化要求，而油壓僅比負(fù)載壓力略高一個(gè)較小值，達(dá)到降低液壓系統(tǒng)能量損失的目的；浙江大學(xué)與長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠合作開發(fā)的集遠(yuǎn)程無(wú)線遙控、故障監(jiān)控、節(jié)能控制于一體的實(shí)用化液壓挖掘機(jī)，已從原理上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；吉林大學(xué)機(jī)械學(xué)院在趙丁選教授的帶領(lǐng)下，將發(fā)動(dòng)機(jī)、變量泵、閥和負(fù)載作為一個(gè)整體進(jìn)行了研究，采用模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)與變量泵的全功率匹配，克服了國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)節(jié)能控制中普遍應(yīng)用的單純轉(zhuǎn)速控制或壓力控制的不足，并且成功的實(shí)現(xiàn)了二級(jí)溢流控制，通過(guò)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)取得了良好的節(jié)能效果；湖南山河智能機(jī)械股份有限公司與中南大學(xué)協(xié)作，在國(guó)家項(xiàng)目的支持下，投入大量資金，研發(fā)了具有自主知識(shí)

26、產(chǎn)權(quán)的機(jī)電一體化挖掘機(jī)，已通過(guò)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)變量泵負(fù)載之間的自動(dòng)功率匹配控制，取得了較好中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論的功率匹配節(jié)能效果。本論文的主要研究?jī)?nèi)容由于國(guó)內(nèi)研究的滯后及國(guó)外技術(shù)上的封鎖，目前國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)仍普遍采用機(jī)械、液壓等傳統(tǒng)的方式進(jìn)行控制，已不能適應(yīng)液壓挖掘機(jī)多功能化作業(yè)時(shí)功率匹配節(jié)能的需求。因此，國(guó)內(nèi)的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家及相關(guān)院校需要立足于本國(guó)國(guó)情，自行研究一些多功能液壓挖掘機(jī)功率控制關(guān)鍵技術(shù)，才能縮小與國(guó)外的差距。針對(duì)這一問(wèn)題，本文將從泵與負(fù)載功率匹配的角度，進(jìn)行多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配方面的研究。本文主體部分所要研究的內(nèi)容如下：多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配與控制總

27、體方案研究。首先分析普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)，接著對(duì)多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)進(jìn)行研究，并分另就多功能液壓挖掘機(jī)多工況以及特定工況下負(fù)載功率匹配進(jìn)行分析，提出多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案。多功能挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)伺服閥結(jié)構(gòu)參數(shù)研究。對(duì)伺服閥的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行研究，并分析伺服閥靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性。多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配功率鍵合圖建模研究。應(yīng)用功率鍵合圖理論，分別就多功能挖掘機(jī)多工況以及特定工況下的工作建立數(shù)學(xué)模型。多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配仿真研究。應(yīng)用仿真軟件，分別就多功能挖掘機(jī)多工況以及特定工況工作進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果，看能否實(shí)現(xiàn)不同工況工作時(shí)負(fù)載功率參數(shù)的匹配；在算法上，運(yùn)用流量反

28、饋控制，使泵的輸出流量穩(wěn)定，以避免不必要的功率損失。實(shí)驗(yàn)研究與分析。設(shè)計(jì)負(fù)載功率匹配實(shí)驗(yàn)方案；對(duì)多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)進(jìn)行多工況與特定工況下負(fù)載功率匹配實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證泵控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率匹配的可行性。中南大學(xué)碩士學(xué)位論史第一章多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配擰制方案第二章多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案緒論一章提出了本文的研究?jī)?nèi)容，本章將在分析普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)進(jìn)行研究，并分別就多功能液壓挖掘機(jī)多工況以及特定工況下負(fù)載功率匹配進(jìn)行分析，提出多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案。普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)分析由于普通型液壓挖掘機(jī)的功率參數(shù)只與挖掘作業(yè)

29、工況相適應(yīng)，而多功能液壓挖掘機(jī)的液壓、電氣控制系統(tǒng)與普通型液壓挖掘啪。機(jī)一致，但其通用連接器更換其它工作機(jī)構(gòu)（如鉆孑機(jī)等）作業(yè)時(shí)，所需功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況不同。例如，圖為多功能挖掘機(jī)泵與負(fù)載工作點(diǎn)匹配曲線圖，泵的最大”輸出流量為一，最大負(fù)載壓力為。，點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量為，負(fù)載壓力為。圖中，圖泵與負(fù)載工作點(diǎn)匹配曲線、為液壓挖掘機(jī)挖掘作業(yè)時(shí)變量泵的工作曲線，泵的工作點(diǎn)被局限在幾條曲線上。當(dāng)多功能挖掘機(jī)的工作機(jī)構(gòu)更換成如鉆孔機(jī)，其工作點(diǎn)為圖中點(diǎn)時(shí)，此時(shí)倘若仍按普通型液壓挖掘機(jī)的功率控制模式進(jìn)行控制，就不能實(shí)現(xiàn)泵與負(fù)載的功率匹配。為解決上述問(wèn)題，本文有針對(duì)性的對(duì)變量泵輸出功率進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)多功能液壓挖掘

30、機(jī)多工況以及特定工況下泵與負(fù)載的功率匹配。多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)分析圖為普通型液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)原理圖。圖中，減壓閥與順序閥都是普通型液壓閥，其功率參數(shù)都是與液壓挖掘機(jī)挖掘作業(yè)工況相適應(yīng)的。當(dāng)工作機(jī)構(gòu)由鏟斗更換成別的作業(yè)屬具（如鉆孔機(jī)等）時(shí)，其功率參數(shù)不能適應(yīng)新工況下的負(fù)載功率匹配。中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案軸向柱塞變量泵節(jié)流孔棱閥先導(dǎo)泵電磁換向閥減壓閥排量控制閥芯壓力切斷閥芯換向閹。順序閥伺服閥芯變量桿變量活塞模擬負(fù)載多路閥圖普通型液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)原理圖為了解決上述問(wèn)題，本文對(duì)其泵控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，將普通型液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)中的減壓閥換成比例減壓閥，順

31、序閥換成比例順序閥，并在主油泵出油口安裝了壓力傳感器，另外還配置了工控機(jī)，、使得多功能液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)改變時(shí)，系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)泵與負(fù)載的功率匹配，其泵控系統(tǒng)原理圖如圖所示。泵啟動(dòng)后，伺服閥芯處于左位，變量活塞往右運(yùn)動(dòng)，軸向柱塞變量泵斜盤傾角增大，排量增大，系統(tǒng)流量增大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高，左腔壓力升高，壓力切斷閥芯向左運(yùn)動(dòng)，。伺服閥芯向左移動(dòng)，變量活塞左腔壓力減小，變量活塞向左移動(dòng)，軸向柱塞變量泵斜盤傾角減小，排量減小，系統(tǒng)流量減小，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度放慢。當(dāng)系統(tǒng)壓力繼續(xù)增大至壓力切斷所需壓力時(shí)，比例順序閥開啟，換向閥處于左位，壓力切斷閥芯左移，推動(dòng)伺服閥芯，伺服閥芯完全處于右位，變

32、量活塞向左運(yùn)動(dòng)，軸向柱塞變量泵斜盤傾角減小至幾乎零排量，系統(tǒng)流量?jī)H需補(bǔ)充油液泄漏即可。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作，來(lái)自液壓泵的油全部通過(guò)節(jié)流孔回油箱，形成的壓力通過(guò)換向閥推動(dòng)壓力切斷閥芯左移，使軸向柱塞變量泵維持小排量。多功能挖掘機(jī)進(jìn)行不同工況作業(yè)時(shí)，工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度即泵最大排量通過(guò)比例減壓閥的設(shè)定壓力柬控制，不同的設(shè)定壓力，通過(guò)排量控制閥芯右腔的作用力控制伺服閥芯右端運(yùn)動(dòng)行程。通過(guò)上述工作原理可知，該泵控系統(tǒng)通過(guò)控制器設(shè)定比例減壓閥及比例順序閥的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)壓力和流量的控制及泵輸出參數(shù)與負(fù)載的功率匹配?！枯S向柱塞變量泵。節(jié)流孔梭闊先導(dǎo)泵電磁換向閥比例減壓閥排量控制闊芯壓力切斷闊芯

33、換向闊比例順序闊伺服閥芯變量桿變量活塞壓力傳感器模擬負(fù)載多路閥圖多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)原理圖通過(guò)上述分析可知，多功能液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)更換時(shí)，圖中多功能液壓挖掘機(jī)的泵控系統(tǒng)能適應(yīng)不同工況下的作業(yè)需求，較好的實(shí)現(xiàn)了負(fù)載功率匹配。多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案多功能液壓挖掘機(jī)多工況下的負(fù)載功率匹配液壓挖掘機(jī)的功率控制，有重載模式、經(jīng)濟(jì)模式、輕載模式以及怠速模式這幾種工作模式，其功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況相適應(yīng)。而多功能液壓挖掘機(jī)的液壓、電氣控制系統(tǒng)與普通型液壓挖掘機(jī)一致，但其通用連接器更換其它工作機(jī)構(gòu)（如鉆孔機(jī)等）作業(yè)時(shí)，所需功率參數(shù)與挖掘作業(yè)工況不同，因而不能完全按上述工作模式來(lái)工作，須針對(duì)

34、不同工作機(jī)構(gòu)制定相應(yīng)的控制策略，方可實(shí)現(xiàn)多工況下泵與負(fù)載的功率匹配。多功能液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)不同時(shí)，作業(yè)工況不同，負(fù)載功率參數(shù)也各不相同，須進(jìn)行相應(yīng)控制，以實(shí)現(xiàn)多工況下泵與負(fù)載的功率匹配。比如，當(dāng)多功能液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)為鏟斗，處于挖掘作業(yè)工況時(shí)，系統(tǒng)所需最大流量大約是；若將工作機(jī)構(gòu)換成鉆孔機(jī)，處于鉆孔作業(yè)工況時(shí)，則系統(tǒng)所需最大流量大約是。此時(shí)，就要對(duì)泵進(jìn)行相應(yīng)控制，使泵的最大排量維持在左右。具體控制措施是：泵控系統(tǒng)原理圖中，通過(guò)控制器改變比例減壓閥的設(shè)定壓力，不同的設(shè)定壓力，通過(guò)排量控制閥芯右腔的作用力控制伺服閥芯右端運(yùn)動(dòng)行程，使得泵的最大排量為左右。同時(shí)，為適應(yīng)負(fù)載大小的變化，需調(diào)整相應(yīng)的

35、切斷壓力，即調(diào)整比例順序蹲的控制參數(shù)，使得切斷壓力與新的作業(yè)工況相匹配。同理，當(dāng)多功能液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)換成液壓挖坑器、液壓破碎器、液壓振動(dòng)平板夯等，此時(shí)的控制策略與上述情形類似。由此可見，多功能液壓挖掘機(jī)更換不同工作機(jī)構(gòu)，即處于多工況作業(yè)時(shí)，、按上述控制策略進(jìn)行控制，克服了普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的缺陷，有效的實(shí)現(xiàn)了多工況下泵與負(fù)載的功率匹配。多功能液壓挖掘機(jī)特定工況下的負(fù)載功率匹配多功能液壓挖掘機(jī)不僅需在不同工作機(jī)構(gòu)即多工況作業(yè)時(shí)實(shí)現(xiàn)泵與負(fù)載的功率匹配，還需要在特定工作機(jī)構(gòu)即特定工況作業(yè)時(shí)，不同工作模式下仍能實(shí)現(xiàn)泵與負(fù)載的功率匹配。如果多功能液壓挖掘機(jī)工作在重載作業(yè)模式，此時(shí)工作機(jī)構(gòu)所

36、需要的功率等于或稍低于泵的輸出功率，則基本上沒有功率損失；而當(dāng)多功能挖掘機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)作業(yè)模式和輕載作業(yè)模式時(shí)，此時(shí)工作機(jī)構(gòu)所需的功率就會(huì)大大低于泵的輸出功率，若不加以控制，多余的功率就以壓力損失或流量損失的形式在系統(tǒng)中消耗掉，造成極大的能量浪費(fèi)】【矧。為此，多功能挖掘機(jī)在特定工況作業(yè)時(shí)，應(yīng)對(duì)全功率變量泵進(jìn)行功率控制，根據(jù)負(fù)載的大小相應(yīng)地調(diào)節(jié)泵的排量輸出。下面以多功能挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)為鉆孑機(jī)時(shí)為例，介紹在特定工況下，不同作業(yè)模式時(shí)泵與負(fù)載的功率匹配控制是如何實(shí)現(xiàn)的。泵控系統(tǒng)原理圖中，通過(guò)控制器改變比例減壓閻的設(shè)定壓力，該設(shè)定壓力與鉆孔作業(yè)工況相適應(yīng)，通過(guò)排量控制閥芯右腔的作用力控制伺服閥芯右端運(yùn)動(dòng)

37、行程，使得泵的最大排量為左右，以滿足鉆孔作業(yè)工況。同時(shí)，為適應(yīng)負(fù)載大小的變化，需調(diào)整相應(yīng)的切斷壓力，即調(diào)整比例順序閥的控制參數(shù)，使得切斷壓力與鉆孔作業(yè)工況相匹配。接下來(lái)，當(dāng)多功能液壓挖掘機(jī)處于重載作業(yè)模式下，軸向柱塞變量泵斜盤傾角最大，排量最大，系統(tǒng)流量最大，鉆孔機(jī)快速鉆孔；經(jīng)濟(jì)作業(yè)模式下，軸向柱塞變量泵斜盤傾角減小，排量減小，系統(tǒng)流量減小，鉆孔機(jī)鉆孔速度放慢；輕載作業(yè)模式下，軸向柱塞變量泵斜盤傾角進(jìn)一步減小，排量及系統(tǒng)流量進(jìn)一步減小，鉆孔機(jī)進(jìn)行精細(xì)作業(yè)；怠速模式下，鉆孔機(jī)不工作，來(lái)自液壓泵的油全部通過(guò)節(jié)流孔回油箱，形成的壓力通過(guò)換向閥推動(dòng)壓力切斷閥芯左移，使軸向柱塞變量泵維持小排量，系統(tǒng)流量

38、僅需補(bǔ)充油液泄漏即可。不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這些控制措施，較好的實(shí)現(xiàn)了特定工況下不同作業(yè)模式時(shí)泵與負(fù)載的功率匹配。同理，當(dāng)多功能液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)是液壓挖坑器、或者液壓破碎器、或者液壓振動(dòng)平板夯的時(shí)候，此時(shí)的控制策略與上述情形類似。由此可見，多功能液壓挖掘機(jī)處于特定工作機(jī)構(gòu)即特定工況作業(yè)時(shí)，按上述控制策略進(jìn)行控制，克服了普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的缺陷，有效的實(shí)現(xiàn)了特定工況下泵與負(fù)載的功率匹配。多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制系統(tǒng)組成及作用基于以上分析可知，要實(shí)現(xiàn)多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配與控制，主要就是通過(guò)控制器設(shè)定比例減壓閥及比例順序閥的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵控系統(tǒng)壓力和流量的控制及泵輸出參數(shù)與負(fù)

39、載的功率匹配。多功能挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制系統(tǒng)框圖如圖所示。圖負(fù)載功率匹配控制系統(tǒng)框圖組成負(fù)載功率匹配控制系統(tǒng)框圖的各基本元件及其作用如下：（）指令元俸它是給定壓力控制信號(hào)的產(chǎn)生與輸入的元件。此處采用的是程序控制器，它給出與反饋信號(hào)有相同形式和量級(jí)的控制信號(hào)。（）比較元件它的作用是把給定信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)作為比例放大器的輸入。進(jìn)行比較的信號(hào)必須是同類型的，比例放大器的輸入量為電學(xué)量，因此反饋量也應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)換為同類型的電學(xué)量。（）控制器：控制器通常是接受比較元件輸出的偏差信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定的控制算法輸出控制信號(hào)，?？刂齐娨罕壤y的壓力與流量。需要指出的是指令元件、比較元件和控制器常

40、常合為一體，由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)三者的功能。因此，負(fù)載功率匹配控制系統(tǒng)具有很大的靈活性，能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制算法及一套裝置實(shí)現(xiàn)多種功能。比如，通過(guò)檢測(cè)壓力信號(hào)，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行流量控制與壓力控制，使泵的功率輸出參數(shù)與對(duì)應(yīng)工況相適應(yīng)。（）電液比例閥比例閥內(nèi)部又分為兩大部分即電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器和液壓放大元件，還可能帶有閥內(nèi)的檢測(cè)反饋元件【明。電機(jī)械轉(zhuǎn)換器是電液的接口元件。它把經(jīng)過(guò)放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其電學(xué)量成正比的力或位移。這個(gè)輸出量改變了液壓放大級(jí)的控制液阻，經(jīng)過(guò)液壓放大作用，把不大的電氣控制信號(hào)放大到足以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載。這是整個(gè)系統(tǒng)的功率放大部分。（）比例放大器于比例閥內(nèi)的電磁鐵需要的控制電流較大“

41、，）冽，而偏差控制信號(hào)電流較小，不足以推動(dòng)電磁鐵工作，且偏差信號(hào)的類型或形狀都不一定能滿足高性能控制的要求，所以要用比例放大器對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行功率放大和對(duì)輸入的中南大學(xué)頓學(xué)位論文第二章多助能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配擰制方案信號(hào)進(jìn)行加工、整形，使其達(dá)到電機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的控制要求。（）伺服閥用來(lái)控制變量泵的排量。（）變量泵它是壓力源，為液壓執(zhí)行器提供能量。（）執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是液壓缸或液壓馬達(dá)，它是系統(tǒng)的輸出裝置，用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。（）檢測(cè)反饋元件它用來(lái)檢測(cè)被控量或中間變量的已知值，得出系統(tǒng)的反饋信號(hào)。此處的檢測(cè)元件為壓力傳感器。以上是負(fù)載功率匹配控制系統(tǒng)框圖的基本元件及作用，接下來(lái)分析該控制系統(tǒng)的工作原理。由

42、圖可知，輸入的壓力指令由電壓，給出。比較元件用來(lái)測(cè)量輸入和輸出壓力間的壓力偏差。輸出壓力由檢測(cè)元件（此處為壓力傳感器）測(cè)得，再反饋至比較元件。系統(tǒng)輸入電壓指令與輸出壓力信號(hào)之聞的壓力信號(hào)偏差通過(guò)比例放大器放大，經(jīng)電液比例閥轉(zhuǎn)換并輸出液壓能，驅(qū)使伺服閥動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)變量泵斜盤傾角向著消除壓力偏差的方向偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而使泵的最大排量與對(duì)應(yīng)工況相適應(yīng)。當(dāng)檢測(cè)元件（即壓力傳感器）的壓力信號(hào)與輸入指令一致時(shí)，始終按輸入電壓指令給定的規(guī)律變化。本章小結(jié)本章在分析普通型液壓挖掘機(jī)功率控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并分別就多功能液壓挖掘機(jī)多工況以及特定工況下負(fù)載功率匹配進(jìn)行了分析，提出了多

43、功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案。中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)伺服閥設(shè)計(jì)理論研究第三章多功能液壓挖掘機(jī)泵控系統(tǒng)伺服閥設(shè)計(jì)理論研究上一章提出了多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配控制方案，而多功能液壓挖掘機(jī)負(fù)載功率匹配與控制的對(duì)象是其泵控系統(tǒng)，泵控系統(tǒng)主要元件是伺服閥，伺服閥是負(fù)載功率匹配關(guān)鍵元件，設(shè)計(jì)不當(dāng)將影響功率匹配的實(shí)現(xiàn)，故本章主要對(duì)伺服閥進(jìn)行理論研究。伺服閥結(jié)構(gòu)方案如圖所示，伺服閥主要由閥體、伺服閥芯、壓力切斷閥芯、排量控制閽芯、調(diào)節(jié)螺桿、鎖緊螺母、彈簧、變量活塞等構(gòu)成。該伺服閥的結(jié)構(gòu)是按第章圖泵控系統(tǒng)原理圖而設(shè)計(jì)。圖中變量活塞不同位移對(duì)應(yīng)泵韻不同排量，其最大行程為。伺服

44、閥芯為二位三通閥，它是泵控系統(tǒng)關(guān)鍵元件，直接決定著變量活塞的行程。調(diào)節(jié)螺桿、用來(lái)調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力。鐨緊螺母調(diào)節(jié)螺桿螺母隈位體端蓋彈簧壓力切斷閥芯排量控制櫥芯閥體排量控制闊芯伺服閥芯閥套，彈簧調(diào)節(jié)螺桿哇端盞隈位體螺母鎮(zhèn)緊螺母端盞變量話塞彈簧匿彈簧彈簧座閥體圖伺服閥結(jié)構(gòu)伺服閥參數(shù)設(shè)計(jì)圖伺服閥結(jié)構(gòu)圖中，伺服閥主要參數(shù)的設(shè)計(jì)如下。伺服機(jī)構(gòu)的供油壓力伺服機(jī)構(gòu)的供油壓力較大時(shí)，對(duì)其隨動(dòng)精度、靈敏度及系統(tǒng)的剛度均是有利的。但是，供油壓力過(guò)大，易發(fā)生故障，故須取低一些，一般采用左右。伺服閥芯的直徑伺與最大開口量一伺服閥芯的開口面積為【劃，。一（）式中，“，伺服閥芯閥口的周長(zhǎng)，；。伺服閩芯的最大開口量，：，伺服閥

45、芯的流量系數(shù)，鰳加；油液的重度，；一重力加速度，。伺服閥芯的最大開口量一，從制造精度方面希望取大一些，從避免閥口堵塞及流量不穩(wěn)定現(xiàn)象方面也希望取大一些，但取值過(guò)大又會(huì)降低伺服機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度，故一般。±加。為了避免閥口出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，閥口的周長(zhǎng)與閥口的最大開口量一應(yīng)滿足下式且（）“增加伺服閥芯的直徑如會(huì)顯著提高機(jī)構(gòu)的隨動(dòng)精度及靈敏度，但易引起自振，使穩(wěn)定性下降。由于伺服閥芯直徑增大而使開口量減小（當(dāng)采用全閥口時(shí)），又易引起閥口堵塞，所以，伺服閥芯直徑取小一些是有益處的，此處取。伺服閥芯預(yù)開口量的選取具有預(yù)開口量的滑閥式伺服機(jī)構(gòu)，當(dāng)滑閥的位移量小于其預(yù)開口量時(shí)，流量曲線的線性很好，較靈敏，但會(huì)顯著降低機(jī)構(gòu)的剛度，使閥口發(fā)生卡塞的可能性增大。具有預(yù)開口量的滑閥式伺服機(jī)構(gòu)，從隨動(dòng)精度角度講是最好的，并且具有較高的剛度，可是加工制造很難保證。用于液壓泵變量的伺服機(jī)構(gòu)，其滑閥并不只限于工作在預(yù)開口量的范圍內(nèi)，這樣一來(lái)，我們就可以將具有預(yù)開口量和零預(yù)開口量的滑閥機(jī)構(gòu)的特性結(jié)合起來(lái)，其預(yù)開口量的大小視性能要求而定，通?？扇。橹?。一再一對(duì)于要求不高的伺服機(jī)構(gòu)，通常采用具有重迭量即中閉式滑閥伺