挖掘机液压泵制造原理（挖掘机液压泵及其控制系统）

挖掘机液压泵制造原理（挖掘机液压泵及其控制系统）㈡ 三种工况节能控制方法以上这些在使用中产生的能量损失主要是流量损失，而油压力是完成工作所必须的，因此为减少上述能量损失的节能控制，实际上是按需流量控制，使泵流量按实际需要输出，避免不必要的流量损失。㈠ 挖掘机存在以下三种工况能量损失1. 操纵阀中位时能量损失图1 一般挖掘机液压系统能量损失

前言

液压挖掘机是工程机械主力机种，是建设工程的主要生产工具，因此对挖掘机提出了很高的要求。要求节能低排放、高效率、良好的操纵性和降低对环境的负荷等，要实现这些要求必须对挖掘机进行控制，由于液压控制信息处理能力差，不能光靠液压控制主要要靠电子控制。液压动力由液压泵提供对液压泵的控制是挖掘机的主要控制，不仅仅是对液压泵进行单独控制，而需对泵和发动机进行综合控制使泵和发动机具有良好的匹配性能，因此必须同时提到发动机控制。挖掘机被称为土建机械手，是建设机器人的代表，它的控制内容复杂多样例如：自动角削控制需要采用负责的定位技术（GPS 和全球仪定位）等，在这里就不提了。下面介绍目前已广泛采用的控制技术。

三种工况节能控制

挖掘机是大功率长时间工作的机械，能量消耗很大，燃料消耗量涉及使用成本和经济性，同时与环境负荷密切有关，排放已成为世界性的重大问题不容忽略。

㈠ 挖掘机存在以下三种工况能量损失

1. 操纵阀中位时能量损失

图1 一般挖掘机液压系统能量损失

以上这些在使用中产生的能量损失主要是流量损失，而油压力是完成工作所必须的，因此为减少上述能量损失的节能控制，实际上是按需流量控制，使泵流量按实际需要输出，避免不必要的流量损失。

㈡ 三种工况节能控制方法

目前挖掘机采用液压方法解决三种工况能量损失有以下三种方法：

1. 负流量控制(中位开式系统采用)

泵输出油通过操纵阀阀杆控制将油分成两部分：一部分去液压缸或液压马达，是有效流量，另一部分通过阀中位回油道回油箱，是浪费流量。要控制这部分浪费油，使它保持在尽可能小的范围内，为此，在操纵阀中位回油道上加一个节流孔，通过节流孔产生压差。将节流口前压力引至泵排量调节机构来控制泵的排量，如图 2 所示。通过节流孔流量越大，则节流口前先导压力越大，泵排量越小，先导压力与泵排量呈反比关系，故称为负流量控制。

图 4 正流量控制系统原理图 图5 正流量控制系统的控制特性

2. 正流量控制

正流量控制液压泵的倾斜角(排量)随液压泵变量机构先导控制压力上升而增加，故称为正流量控制。正流量控制系统原理如图 4 所示，泵变排量的先导控制压力采用操纵阀的先导控制阀油压。从图中可见，通过梭形阀检出 a1、b1、a2、b2各先导控制油压中的最高油压 Pi，输给液压泵变量机构来控制液压泵排量。液压泵和操纵阀的控制特性如图 5(a)所示，操纵阀开度和液压泵的流量 Qp 都随着 P i的增加成比例地增加。图 5(b)表示泵流量 Qp、去油缸流量 Qa 和先导控制压力 P i 与操纵阀行程 S 的关系。

正流量控制用最高先导控制压力作为检出信号来控制油泵流量，不能全面反映液压作用元件流量需要，不如负流量控制。

正流量控制需要一系列梭形阀组成梭阀网络，结构比较复杂些。目前正流量控制在挖掘机上未见采用。

3. 闭心负荷传感控制(见图 6)

以上两种是中位开式油路，此系统是中位闭式油路，各操纵阀在中位时处于关闭状态。各操纵阀中位时，泵压力油通过卸荷阀回油箱，从图中可见，此时卸荷阀背面通回油无压力，泵出油口只需克服作用力不大的卸荷阀弹簧力，就能打开阀卸油，但克服弹簧力需一定油压，形成压差作用于泵的变排量机构，使泵的排量变得很小。泵的变排量机构由泵的出口压力和经操纵阀阀杆节流调速控制后去油缸的压力之间的压差来控制，当操纵阀阀杆开度小，则经

阀杆的节流压差大，泵变排量机构控制压差大，使得泵的排量减小，油泵的输出流量和去液压缸的流量都随操纵阀的开度变化而变化，按操纵阀的操纵量供给相应流量。当油缸遇到不可克服阻力或走到头时，溢流阀打开卸油，这时泵压力油经操纵阀和节流孔(溢流阀前)，沿途的压力损失形成压差，作用于泵变排量机构，使泵的排量变为最小。

图 6 闭式负荷传感控制 图 7 节能控制后能量损失

4. 采用节能控制方法后能有效地减少以上三种工况的能量损失，节能控制后三种工况能量损失如图 7 所示。