1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上挖掘機各種控制方式的比較（基礎(chǔ)）1、正流量控制的問題在我們常見的挖掘機中，除了小松使用LS控制外，大部分都使用負(fù)流量控制。近年來有部分的公司推出正流量控制，并且如此這般地說正流量有諸多好處，那么正流量真的有那么神嗎？讓我們在下邊以川崎K3V系列為例來分析一下挖掘機上液壓泵地控制原理： 挖掘機上為了更有效地利用發(fā)動機的功率通常都采用恒功率變量泵，所謂的恒功率變量泵通俗一點說就是泵的壓力與泵的流量的乘積是一個常數(shù)，如果這個數(shù)值大于發(fā)動機的功率時就會出現(xiàn)我們常說的憋車。所以每個設(shè)計者就其設(shè)計思想來說，都必須是使整個液壓系統(tǒng)的功率無限接近發(fā)動機的功率而又絕對不能大于發(fā)動機的功

2、率。 挖掘機的恒功率控制：在挖掘機的恒功率控制上分為兩個部分:一是泵內(nèi)部的功率控制:他是根據(jù)本泵的輸出壓力和他泵(另一個泵)的輸出壓力對泵的排量進(jìn)行的控制,當(dāng)壓力升高時,泵的排量隨之減小;當(dāng)壓力降低時,泵的排量隨之增大;如果系統(tǒng)的壓力低于先導(dǎo)壓力時則引入先導(dǎo)壓力對其排量進(jìn)行控制.無論是對于正流量還是負(fù)流量,就此一部分而言,不管是從理論上還是從結(jié)構(gòu)上都沒有什么不同,也就是說在此部分沒有什么正流量和負(fù)流量之分.這是液壓泵恒功率控制的主體,在此不作討論.二是外部信號對泵的功率的控制:這里說的外部信號是指先導(dǎo)操作系統(tǒng),主壓力系統(tǒng),發(fā)動機系統(tǒng)等等等等一切與泵的功率控制有關(guān)的信息的綜合.在負(fù)流量中是負(fù)壓信

3、號和其它信號的綜合,在正流量中是正壓信號和其它信號的綜合.這兩個其它信號也沒有什么不同,關(guān)鍵就在于負(fù)壓信號和正壓信號的區(qū)別.我們知道,在挖掘機上,各執(zhí)行元件的速度會隨操作手柄的行程的變化而變化,液壓系統(tǒng)會根據(jù)這種變化對其排量進(jìn)行控制（正負(fù)控制的缺點），負(fù)流量和正流量的區(qū)別就在于這種變化的信號采集位置的不同. 信號的壓力值就會越小;反之如果手柄行程越小,對應(yīng)的二次先導(dǎo)壓力也會越小,由二次先導(dǎo)壓力控制的主閥芯的開啟度也會越小, 與之對應(yīng), 主閥芯的開啟度越小,主油路分向執(zhí)行元件的油越少,執(zhí)行元件的速度就會越慢, 通過中位流經(jīng)負(fù)壓信號發(fā)生裝置的油就越多,負(fù)壓信號的壓力值就會越大.液壓泵根據(jù)負(fù)壓信號的

4、壓力值的大小來對其排量進(jìn)行控制.這就是負(fù)流量控制.他的信號采集點是主油路中主控制閥的出口處. 正流量:在正流量的主控制閥上沒有負(fù)壓信號發(fā)生裝置,他的信號采集于二次先導(dǎo).其它部分與負(fù)流量沒有什么區(qū)別. 與負(fù)流量相比正流量為什么操作敏感性好:由于負(fù)壓控制的信號采集點在主挖掘閥的出口處,只有主控制閥有動作時此負(fù)壓信號才會發(fā)生變化,從而使泵的排量發(fā)生變化,這就使得液壓泵的控制永遠(yuǎn)滯后于主控制閥的控制. 而在正流量中,由于泵的控制信號采集于二次先導(dǎo)壓力,此壓力信號同時發(fā)送液壓泵和主控制閥,這就是使的兩者的動作可以同步進(jìn)行.這就是 “與負(fù)流量相比正流量操作敏感性好”的主要原因. 與負(fù)流量相比正流量為什么節(jié)

5、油:在負(fù)流量控制的液壓系統(tǒng)中,負(fù)壓信號的壓力大約是5MPa到6MPa,此壓力只用于產(chǎn)生負(fù)壓信號;而正流量控制的液壓系統(tǒng)中,由于沒有此裝置,他的回油壓力僅僅是背壓(一般在0.5MPa左右),這就減少了一個不必要的功率損失,從而使的正流量的挖掘機在完成同樣工作量的情況下一定比負(fù)流量控制的挖掘機省油.正流量控制系統(tǒng)是力士樂上世紀(jì)80年代的技術(shù)，主要特點是：操縱手柄的先導(dǎo)壓力不僅控制換向閥，還用來調(diào)節(jié)油泵的排量。執(zhí)行元件不工作的時候，油泵上沒有先導(dǎo)壓力，斜盤擺角最小，油泵只輸出少量的備用流量。操縱先導(dǎo)手柄，則液壓先導(dǎo)回路中建立起與手柄偏轉(zhuǎn)量成比例的壓力來控制換向閥閥芯的位移和泵的排量。油泵的流量和由此

6、產(chǎn)生的執(zhí)行元件的工作速度與先導(dǎo)壓力-控制壓力成正比例。 負(fù)流量控制系統(tǒng)，也是力士樂上世紀(jì)80年代的技術(shù)，主要特點是：按主操縱閥回油量的大小即主操縱閥閥后節(jié)流孔前建立相應(yīng)的控制壓力調(diào)節(jié)主油泵的排量。主油泵的排量與該控制壓力成反比。 正流量液壓系統(tǒng)對于一些業(yè)內(nèi)人士來講可能比較陌生，其主要特點是主泵的排量與先導(dǎo)操作手柄輸出的信號壓力成正比。主控制器根據(jù)先導(dǎo)壓力信號及其變化趨勢判斷執(zhí)行器的流量需求及其變化趨勢，并據(jù)此對主泵排量實施調(diào)節(jié)，以使系統(tǒng)的流量供應(yīng)能夠動態(tài)跟隨執(zhí)行元件的流量需求，實現(xiàn)系統(tǒng)流量的實時匹配，達(dá)到“所得即所需”。該系統(tǒng)相對負(fù)流量系統(tǒng)中位流量損失小，相對負(fù)載敏感系統(tǒng)則可靠性高，復(fù)合動作更

7、節(jié)能。該系列機器比其它機型工作效率提高了8%左右，能耗下降了10%左右 。負(fù)流量控制系統(tǒng)是指液壓泵輸出油液通過操縱閥(換向閥)閥桿的控制將油分成兩部分：一部分去液壓缸或液壓馬達(dá)，是有效流量，另一部分通過閥中位回油道回油箱，為浪費的流量。為控制這部分浪費流量，使它保持在盡可能小的范圍內(nèi)，在操縱閥中位回油道上加一個節(jié)流孔，通過節(jié)流孔產(chǎn)生壓差，將節(jié)流口前壓力引至泵排量調(diào)節(jié)機構(gòu)來控制泵的排量。通過節(jié)流孔的流量越大，則節(jié)流口前先導(dǎo)壓力越大，泵排量越小。泵變量機構(gòu)的控制壓力(先導(dǎo)壓力)與泵排量呈反比關(guān)系，故稱為負(fù)流量控制。這種控制方式能減少流量損失2中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)原理圖1表明中心開式負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)

8、(OLSS)的原理。圖2是主泵工作的特性曲線，泵在一定轉(zhuǎn)速下，工作點無論在哪條曲線上，它的縱、橫坐標(biāo)分別是壓力和流量，兩者的乘積就是功率。圖1中所表示的操縱閥是大為簡化了的多路閥示意圖，它由先導(dǎo)或機械手柄、踏板控制其開度。閥芯在中位時，其中心油路是開放的，主泵回油從此通過，故稱之為“中心開式”。手柄、踏板開度增大時，閥芯A口、B口開度也按比例增大，工作油量增多，使閥中心開度減小、回油量減??；反之，回油量則增大。射流傳感器(以下稱射流閥)裝于多路閥回油路的末端，主閥開度越小，則回油量越大，射流閥的進(jìn)、出油壓差就越大，其輸出壓差(Pd-Pb)也越大；反之，此壓差就越小。在主泵上還裝有負(fù)流量控制閥(

9、NC閥)，當(dāng)Pd-Pb壓差增大時，它的開度就減小，使控制泵油壓Pi減小、主泵輸出功率減??；反之，輸出功率增大。該系統(tǒng)在發(fā)動機帶動主泵空運轉(zhuǎn)時，全部液壓油通過主閥中心及射流閥回油箱，此時射流閥進(jìn)、出油壓差最大，輸出壓差Pd-Pb也最大，NC閥開度最小，控制泵的油壓受到最強的節(jié)流，輸出油壓Pi最小，主泵伺服缸驅(qū)使主泵輸出最小流量。當(dāng)人為操作控制手柄、踏板滿負(fù)荷工作時，情況與以上相反，主閥回油量最小，主泵輸出最大功率(見圖2)。當(dāng)中度負(fù)荷工作時，控制主閥開度不大，主泵輸出功率介于上述兩種情況之間，按與其開度相適應(yīng)的特性曲線工作(主閥開度大小決定工作的那條曲線)，以節(jié)省能量。圖3中的(a)、(b)、(

10、c)分別是在空負(fù)荷、輕負(fù)荷和強阻力作業(yè)時該系統(tǒng)的節(jié)能效果圖。傳統(tǒng)的恒功率控制只在最外特性曲線上工作，所消耗的功率由0abc四邊形面積決定；中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)也可在最外特性曲線上工作，但當(dāng)在空負(fù)荷、輕負(fù)荷和強阻力作業(yè)時，消耗功率由0123四邊形面積決定，兩者的面積差(圖中影線部分)就是后者較前者所節(jié)省的能量。3負(fù)流量控制系統(tǒng)原理圖4表示負(fù)流量控制系統(tǒng)原理。它的主閥也是中心開式的，主閥回油油路末端裝有節(jié)流閥，在節(jié)流閥之前引出一油路，以控制主泵的變量液壓缸。主閥也由先導(dǎo)或機械手柄、踏板等成正比例控制其開度，閥芯開度大時，工作油流量變大，回油量變??；反之，回油量就大。該系統(tǒng)在發(fā)動機帶動主泵空運轉(zhuǎn)時，

11、全部液壓油通過主閥中心回油箱。在節(jié)流閥前回油壓力最大，此最大的壓力驅(qū)使變量液壓缸使主泵輸出流量最小，故稱之為負(fù)流量控制系統(tǒng)。當(dāng)人為操作控制手柄、踏板滿負(fù)荷工作時，情況與上述相反，主泵則輸出最大功率。在中等負(fù)荷工作時，控制主閥開度不大，主泵輸出功率介于上述兩種情況之間?？傮w來看，其效果與中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)是相同的，它的主泵特性曲線也類似圖2，其節(jié)能效果也可用圖3描述。4幾種系統(tǒng)的比較中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)與負(fù)流量控制系統(tǒng)相比較，基本原理是一致的，都是利用主閥回油壓力的變化控制主泵輸出功率，都是回油量大時主泵輸出功率就小，但兩者的結(jié)構(gòu)和配置有所不同。中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)采用正控主泵，即控制主泵變量

12、的油壓越高，泵的輸出功率越大。該控制油壓由控制泵提供，油壓大小由NC閥按照射流閥壓差大小成反比例控制。負(fù)流量控制系統(tǒng)采用負(fù)控泵，其控制油壓直接由回油節(jié)流閥前的回油壓力提供。兩者相比，后者要簡單得多。正控泵之所以得到負(fù)流量控制總的效果，是因為NC閥對回油壓力做了反比例控制。理論上講，負(fù)流量控制系統(tǒng)以其簡單的結(jié)構(gòu)配置完全可以代替中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)。正流量控制系統(tǒng)是與以上兩種系統(tǒng)相并列的另外一種控制系統(tǒng)。它采用正控泵，由各先導(dǎo)閥中開度最大的一個先導(dǎo)壓力正向控制主泵的輸出功率，而最大先導(dǎo)壓力由梭閥組實時地從各先導(dǎo)閥中檢測比較出來。它的節(jié)能效果也類似圖3，但它只根據(jù)開度最大的一路閥控制泵的輸出功率，其

13、余各閥開度無論大小都不參與控制過程。這顯然不如前兩種系統(tǒng)，控制作用取決于總體負(fù)荷量的更為合理。負(fù)荷傳感系統(tǒng)(或稱負(fù)載敏感系統(tǒng))，由中心閉式閥和壓力補償器組成，其控制原理與以上幾種系統(tǒng)截然不同，功能更優(yōu)越。5各種系統(tǒng)的應(yīng)用中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)(OLSS)主要用在20世紀(jì)90年代大、中型挖掘機上，最常見的是用在日本小松“5”系列挖掘機上。負(fù)流量控制系統(tǒng)起源于日本，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)在挖掘機上，90年代廣泛用于中型挖掘機。它結(jié)構(gòu)簡單，有一定節(jié)能效果，日本大量的中型挖掘機采用此系統(tǒng)。正流量控制系統(tǒng)主要見于德國力士樂公司，它需要較大的梭閥組予以支持，目前它的用量在減少。負(fù)荷傳感系統(tǒng)發(fā)祥于20世紀(jì)80年代的歐洲，越來越廣泛地運用于中小型挖掘機上，節(jié)能效果顯著。它在各執(zhí)行機構(gòu)同時工作時，流量供給只取決于操縱手柄的開度，而與負(fù)