皇冠新体育注册073 液压挖掘机全功率匹配——已读
皇冠新体育注册073 液压挖掘机全功率匹配——已读本控制策略的基本思想是 : 从负载出发 , 先实现泵 与负载的局部匹配 , 此环节中采用负载传感及负流量 控制技术 ,通过控制泵的排量实现泵与负载的匹配 。 关 于此项技术的文献比较多 ,本文不再详述 。 而在泵与发 动机的局部匹配中 , 按照泵与负载的匹配功率 , 确定发 动机的最佳节能工作点 , 通过自动调节发动机油门大 小 , 使柴油机工作在最佳节能工作点附近 , 从而实现发 动机与变量泵的经济匹配 。 为了满足发动机与泵 — 负载局部环节的匹配 , 按 照负载的要求输出功率 , 并满足作业速度的要求 ( 要求 发动机工作在高转速区域) , 同时尽可能使发动机工作 在低耗油区 ,笔者提出采用区间匹配控制 。
这意味着各补偿阀均受较高的负载压力控制 , 故 各回路的流量分配阀后的压力可保持相等 。所以 Δ P1 =Δ P2 =Δ P = 常数 流经两阀的流量
其中 Vg 可以从与泵匹配的比例放大器上得到 。 在 控制中 , 当能满足上式的条件下 , 使发动机按设定转速 运转 , 图 1 所示为从匹配点 B 开始降低发动机的设定 转速 ,向经济匹配点 E 过渡 。即
种匹配策略 ( 见图 3) : ( 1) 由负载经变量泵直到发动机的向上依次匹配 的策略 ,采用了负载传感 区间功率匹配的方式 ; ( 2) 由发动机经变量泵再到负载向下依次匹配的 策略 , 采用了转速感应 调节阀开度调节负载吸收功 率的方式 。 这两种策略解决了负载 — 变量泵和变量泵 — 发动 机这两个局部环节都是通过调节变量泵排量实现匹配 而造成的局部功率匹配不协调问题 , 对于挖掘机节能 以及提高工作效率和经济效益有着非常重要的意义 。 其研究结论对于各种液压工程机械的研究与设计也具 有参考和借鉴作用 。
实际上 , 供应商所提供的先导装置 , 从先导手柄位 移、 先导控制压力到控制流量为一线性关系 , 则上式可 表示为
其主要思想依据动力链从动力源出发 , 先进行泵 与发动机的匹配 , 然后再通过调节阀的开度 , 改变执行 器的速度来调节负载的吸收功率 。 在泵 — 发动机环节的匹配上 , 本文仍采用现代挖 掘机通常使用的转速感应控制 。将柴油机的最佳工作 点处转速作为给定转速 , 通过调节泵的排量达到泵充 分吸收发动机功率的目的 。国内关于该技术的文献较 多 ,本文不再详述 。
如图 1 所示 , 曲线 CASB 是发动 机在某一挡时的 工作特性 , AC 为 外特性 , AB 为该 挡位下的调速特 性。 当外负荷变化 时 , 发动机输出扭 矩变化 , 工作点在 图 1 发动机工作特性 调速特性段上波 动 , 转速也相应变化 , 如 A 点 、 点和 S 点 , A 点输出功 B 率最大 。另外 , 发动机还有一条最佳比油耗线 ( g e 线) , 当发动机工作在最佳比油耗线上时 ( 图中 S 、E 点) 最 节省燃油 。
410083 n —— — 发动机转速 Te —— — 发动机最佳节能工作点的扭矩 PS —— — 泵的出口压力 Vg —— — 泵每转几何排量 PL —— — 负载压力 QL —— — 负载所需流量
图 2 给出了多执行元件复合动作时液压回路简 图 。压力 补偿阀 7 和 4, 维 持主阀两 端压差 , 使得执行 元件运动 速度仅由 主阀开度 所决定 。 如图 2 所 示 , 则可 列出如下 关 系 式 : 1 、 放大器 2 、 比例电磁阀 3 、1 电操作手柄 4 、 10. 9. 8 流量分配 7. 压力补偿阀 5. 液压缸 6. 梭阀 11. 变量泵 图 2 双执行器时液压原理图 阀出口的 压力与最高负载压力 P2 的关系为
当负载功率小于发动机最大功率时 , 目标是使发 动机转速自动地向有较高运转效率的匹配点过渡 。由 于负载传感系统的压力和流量的自适应性 , 有 PS = PL Δ PLS ,因Δ PLS 相对 PS 很小 ,这里假设 PS ≈ PL 。 若负载功率为 NB ,在至 B ～ C 的等功率线上 ,效率 虽不同 ,但额定液压动力必须相等 。
在该环节的匹配中 , 目前 , 挖掘机中应用的较多的 有正流量 、 负流量 、 负载传感等控制方式 。但无论是那 种形式的控制方式 , 最终都是以调节液压泵的排量来 实现匹配 。而这些控制策略将会与泵 — 发动机控制环 节的控制形成干涉 。 因此 ,本文采用的是依靠调节阀的 开度 , 改变执行器的速度来调节负载吸收功率 , 使得负 载吸收的功率在同一挡功率模式下始终接近泵的输出 功率的匹配方式 。
结果 , 在液压挖掘机运转中 , 匹配点不固定在一个 点上 , 而是根据负载大小和作业速度快慢 , 实现不断向 高效率点移动的区间功率匹配 。 这样便从整体上使柴 油机适应了泵 — 负载环节 ,实现了合理的全功率匹配 。
负荷压力 P1 、 P2 和泵出口压力 PS 均由压力传感 器测出 , 变量泵的排量 qp 及转速 np 也由传感器测出 , ( 由公式 ( 17) 、18) 得出 Qp 与 Np 的值 , 最终计算出主阀 开度位移 。 以上求解由计算机完成 , 接收电操纵手柄 信号 , 确定有几个执行元件动作以及每个执行元件的 ( 运动方向 。按公式 ( 15) 、16) 计算出每个主阀的开度 , 再由发出与执行元件运动方向一致并与主阀开 度所对应的控制信号 u1 、u2 , 经过放大器放大等处理 , 输出电流信号给比例电磁铁 ,从而使得主阀芯产生 x1 、 x2 阀口开度的位移 。由此可见 , 电操纵手柄给出的信 号只起启动信号和方向信号的作用 , 实际的阀的开度 由给出 。这样便达到了负载与泵的输出功率的 匹配 , 最终将发动机 、 变量泵 、 负载作为一个整体 , 而实 现了全功率匹配 。
液压挖掘机节能控制中 , 常用的分工况模式下 , 每一挡工作模式都可以由转速感应控制实现泵 与发动机的局部功率匹配 ,控制量为液压泵的排量 。 现 代液压挖掘机的泵 — 负载环节通常采用负载传感控制 或是负流量控制实现局部功率匹配 , 控制量也为泵的 排量 。两个环节都是靠调节泵的排量来实现局部功率 匹配 , 因此 , 现有液压挖掘机两个环节的局部功率匹配 是不协调的 , 很难实现全局功率匹配 。为此 , 本文提出 两种实现液压挖掘机全局功率匹配的控制策略 , 使两 个环节的局部功率匹配相互协调 , 解决负载 、 变量泵 皇冠新体育app官网、 柴油机三者的动态匹配问题 , 使挖掘机在工作时达到 高效 、 节能的性能指标 。
1 陈欠根 ,纪云锋 ,吴万荣 . 负载独立流量分配 (LUDV) 控制 . 液压与气动 , 2003(10) 2 李俊明 ,周云山 . 液压系统负载传感功率匹配与比例控制研究 . 农业机
— 油液的密度 ρ—— PS , Pm1 , Pm2 —— — 阀前 、 后的压力 W1 , W2 —— — 阀孔口宽度 x1 , x2 —— — 阀口开度位移 ΔN —— — 主阀和压力补偿阀的功率损失 由以上各式解出 x1 、2 为 x
液压挖掘机全功率匹配矿山机械第33卷2005吴晓健施圣贤410083n发动机转速te发动机最佳节能工作点的扭矩ps泵的出口压力vg泵每转几何排量pl负载压力ql负载所需流量中南大学机电工程学院湖南长沙液压挖掘机节能控制中常用的分工况模式下每一挡工作模式都可以由转速感应控制实现泵与发动机的局部功率匹配控制量为液压泵的排量
负载压力 PL 通过检测控制先导压力的方法来间 接计算获得负载所需的流量 。由两个压力传感器分别 测得左右控制手柄的先导压力 , 假设斗杆运动由左手 柄控制 ,动臂运动由右手柄控制 。 压力变送器 1 检测控 制斗杆换向阀的先导压力 P1 , 压力变送器 2 检测控制 动臂换向阀的先导压力 P2 。设 A 1 为斗杆控制阀口开 度 , A 2 为动臂控制阀口开度 , Q1 为斗杆缸所需流量 , Q2 为动臂缸所需流量 ,有 P1 、 2 与 A 1 、 2 的关系 P A
