单斗液压挖掘机分工况节能控制系统

单斗液压挖掘机分工况节能控制系统
2018-3-11 6:37:41 国际工程机械网
摘要：为了有效地操纵单斗液压挖掘机在工作过程中的能量缺失、减少液压系统的发热、改善工作性能，设计了一种单斗液压挖掘机分工况节能操纵系统。

该操纵系统采纳负荷传感，由微机判定挖掘机的工作状态，并据此操纵发动机而达到节能的目的。

该系统具有工况操纵、短期超载操纵、自动怠速操纵、溢流操纵等功能。

单斗液压挖掘机是重要的工程机械，具有作业灵活方便、适应范畴广等优点。

但由于单斗液压挖掘机作业工况复杂、作业过程中负荷变化频繁、变化范畴大，因而存在着许多环节的能量缺失，其中要紧有：发动机—变量泵系统的非经济性匹配运行产生的缺失、液压系统压力油的流量缺失和压力缺失。

这些缺失不仅白费了能量，而且引起液压系统发热，工作性能恶化。

为此，节能操纵差不多成为液压挖掘机的重点进展方向之一。

随着电子技术及微型运算机（单片机）技术在操纵领域中的广泛应用，将液压挖掘机与电子技术、信号处理、预警技术及微型运算机有机地结合起来，对液压挖掘机实现在线工况检测、自动操纵、故障诊断，能够达到节能和减轻司机劳动强度、提高工作效率的目的。

目前国外各大公司的挖掘机产品均不同程度地配备了电子节能操纵系统，，如德国O&K 公司的PMS系统、Link-Belt的CAPS系统；美国卡特皮勒的EPC系统；日本日立的OHS 系统、粘松的OLSS系统、加藤的APC系统、神钢的ITCS系统；韩国大宇的EPOS系统等。

笔者针对上述挖掘机能量缺失情形，采纳单片机，以液压系统的压力为判定信号，来判定液压挖掘机的工作状态，进而由步进电机操纵发动机的油门，从而使油门的开度始终处于适应负载的合适值上，达到节能的目的。

1 系统的组成
系统是在不改变液压系统和发动机内部结构的前提下进行的，其硬件框图如图1所示。

本节能操纵系统采纳了负荷传感，即以液压系统压力为判定信号，判定挖掘机的工作状态，由微机依照挖掘机所处的不同状态，通过操纵步进电机的输入出，进而操纵发动机油门，使发动机稳固在要求的转速邻近，以达到节能和实现其它功能的目的。

由硬件框图可知，操纵系统硬件的系统由单片机、I/O接口电路、A/D转换电路、信号调理电路、驱动电路、显示报警和光电隔离电路等部分组成。

1.1 单片机系统
单片机采纳美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机。

该芯片不仅具有MCS51系列单片机的所有特性，而且片内集成有2K字节的电擦除闪存（Flash ROM），价格低，目前性能价格比较高的单片机芯之一。

AT89C51的工作频率为6～40MHz。

本系统利用单片机的内部振荡器外加石英晶体构成时钟源，为了工作可靠，晶体振荡频率选为12MHz。

为了满足操纵接口的需要，本操纵器又扩展了一片I/O口芯片，选有1C55，这有两个可编程的8位并行I/O口PA和PB、一个可编程的6位并行I/O口PC，通过设备其命令状态寄存器中的操纵字来将它们分不定义成输入/输出口。

1.2 输入电路
输入电路由压力变送器、速度传感器、油门开度传感器、动力模式选择开关和参数设定开关等组成。

其中，压力变送器（CYR-1A型）负责采样液压系统的压力（两路），经A/D转换后输入89C51，通过分析处理，来判不挖掘机的工作状况，发出相应的操纵指令。

速度传感器（磁电式）负责采样发动机的转速，作为系统的反馈信号。

由于磁电式传感器的信号较弱，需要设计调理电路（转换成标准的TTL）。

另外传感器安装在挖掘机主轴齿轮（130齿）邻近，假如直截了当接到89C51的中断口（INT0），会使系统频繁中断，89C51工作繁忙，因此需要分频。

本系统直截了当利用了81C55中的14位减数计数器进行130分频，相当于每转来一个脉冲，幸免了上述现象。

油门开度传感器检测油门的位置，以便于发动机点火起动。

它与油门的调速拉杆转动的角度对应，将其转换为电压信号，与内部程序设定值进行比较，打开钥匙开关，操纵系统驱动步进电机带动油门的调速拉杆从零位调到起动位置。

系统设有高、中、低三个动力模式选择开关，相应的发动机功率为全功率的100%、88%和65%.当司机依照工作需要选定某一开关，运算机即可操纵发动机使其稳固在相应的动力模式下。

其中，中档是常用工作档。

同时也是经济动力模式档，用该档工作时，发动机-液压泵系统处于最经济的匹配工作状态。

另外，系统还设计了对运行参数如液压系统的报警压力与极限压力、系统的采集时刻、PID操纵参数等进行在线修改的功能。

利用EEPROM的储备功能进行储存，以便下次开机时，系统仍按着调剂好的参数运行。

操作者只要按下参数设置键与动力模式选择键的组合，即可完成修改。

这种键盘的组合能够降低成本，减少面板的操作面积，提高系统的可靠性。

1.3 输出电路
输出电路的包括步进电机、显示器、工作指示灯与声光报警等。

其中，步进电机操纵发动机油门的位置；显示器显示两路液压系统的压力（3位，单位：MPa）与发动机转速（4位，单位：rpm）；工作指示灯指示司机当前所选择的动力模式；声光报警提示司机当前液压系统的负荷差不多超过所设定工作压力，要求采取相应的解决方法。

2 系统的功能
2.1 分工况节能操纵
挖掘机是一种多功能的机械，进行的作业内容较多，如挖掘、装土、挖沟、填埋、装修、搬运、破裂和平地等；所遇到的作业对象——土质变化较大，如软性粘土、松砂质土、紧密沙质土、较紧密砂砾混合土、砂砾原石和软岩等；另外，使用方式和要求也不同，有时强调燃料经济性，生产率要求不突出，进行一样性的挖掘和装土作业；有时则重视精度和安全，在狭小场地进行操作，进行精细工作和微调作业。

为了适应不同作业和使用工况，需要进行分工况操纵，依照作用工况和使用要求来选择不同动力模式。

本系统按以下4种工况操纵发动机：
（1）H工况：重负荷情形，追求最大作业量，发动机设置在最大转速，进行高速强力掘削、高速行走时使用。

（2）S工况：一样作业情形，要求发动机发挥88%最大功率，现在工作速率稍慢，此工况要紧为了降低油耗和减少噪音。

这也是常用工作档，同时也是经济动力模式档，用该档工作时，发动机-液压泵系统处理最经济的匹配工作状态。

（3）L工况：轻作业飞速，要求发动机发挥50%～70%的最大功率，此工况要紧用于提高作业精度、进行微调操纵和精细作用，在狭小场地工作时可保证安全性，噪音进一步降低。

（4）I工况：此为低怠速工况，要紧用于暂停作用。

本系统通过动力模式选择开关，将选择的工况输入操纵器，操纵器操纵发动机，使其稳固在相应的动力模式下。

2.2 短期超载操纵
这是为提高挖掘机的工作效率而设置的。

挖掘机液压系统设定的最高压力有一定的余量，当系统在短时刻内超载工作时，一样可不能对系统产生太大的阻碍，但不能长时刻地超载工作，否则有可能阻碍系统和其他无器件的寿命及产生不良的后果。

当液压系统压力超过设定的最高压力几Mpa时（大于24Mpa，小于27MPa），挖掘机仍旧工作一段时刻（8秒），以便工作装置能克服临时较大的阻力，提高效率。

当超过设定的时刻时，操纵器自动将发动机转速降低到怠速状态，同时发出声光报警，以使让司机改变操作方式。

当系统压力降低到最高设计压力以时，操纵器自动使发动迅速复原到原先的转速。

2.3 自动怠速操纵
挖掘机在作业中，往往需要短暂停机，处于待命状态，例如等待自卸卡车或需进行某种预备工作等。

这时所有操作杆在中位待命，发动机的能量白白白费，为此，期望发动机转速能自动下降，处于低怠速状态。

减少燃耗、降低噪音，这对发动机使用寿命也有好处。

操纵的依据是：当各操纵阀均处于中位时，液压系统压力均小正常工作状态时的压力。

为了确信挖掘机确实处于不工作状态，在测得液压系统压力小于设定的最低阀值时，操纵器延时几秒钟后（4秒）才向步进电机出信号，使油门处于低怠速位置，以防系统脉动。

当需进行工作时，只需操纵阀的阀标一动，发动机转速就自动复原，进入工作状态。

2.4 溢流操纵
当液压系统压力接近或达到溢流阀开启压力时，智能操纵器自动降低发动转速，以排除或减少溢流量。

当发动机转速降低到系统设定的最低转速，假如还存在超载溢流时，发出超载报警。

通过前期的研究，已成功地开发了单斗液压挖掘机的分工况节能操纵系统。

本系统于1999年9月和11月两次在洛阳市中国一拖集团工程机械研究所WY-22型单斗液压挖掘机上进行试验，获得了成为中意的操纵成效。

现已安装成样机进行工作。

该系统还兼有改善挖掘机的操作性能和提高作业效率的作用。

在操作中，司机一旦选定工作模式后，不管挖掘机处于什么工作状态，发动机均可由运算机操纵，使之处于理想的工作状态，改善了操作性能。

操纵系统的短期超载功能既保证了系统的安全，又提高了挖掘机克服短时刻超载的能力，使本来应该通过改变操作方式才能完成的某些消弱措施自动完成，从而节约时刻，提高了效率。

合集下载

液压挖掘机电子监控节能系统的研究设计

摘
要：系统主要基于对柴油机和液压系统的联合控制，达到节能降耗和提高工作效率的目的。
通过对柴油机和泵的特性曲线的分析，建立控制模型；通过仿真测试，达到设计要求的控制效果。系统自动拟合液压泵和柴油机的功率曲线、采用ＣＰＵ单元对柴油机、液压泵进行控制，建立液压
挖掘机的智能节能控制系统。关键词：控制技术；电子节能；工程机械
中图分类号：ＴＨ１２２
文献标识码：Ａ
作为经济、高效的工程机械，液压挖掘机已广
泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水力电力工程、矿山采掘等机械化施工中。液压挖掘机虽然能
第３０卷第４期２０１３年８月
贵州大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖｏ１．３０Ｎｏ．４
通讯作者：陈伟兴，Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｅｉｘｉｎｇｘｐｈ＠１２６．ｃｏｎ．
第４期
李少波等：液压挖掘机电子监控节能系统的研究设计
・５９・
功率配和节能控制。
方案２：分段与模拟结合控制
基金项目：贵州省社会发展攻关项目（黔科合ＧＹ字［２０１１］３０８９）作者简介：李少波（１９７３一），男，湖南岳阳人，教授，博导，研究方向：机械制造及其自动化，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｓｈａｏｂｏ＠ｇｚｕ．ｅｄｕ．（２１１

液压控制系统分类

液压控制系统分类液压控制系统是一种利用液体传递能量和信号来实现机械运动控制的系统。

根据其工作原理和应用场景的不同，液压控制系统可以分为多种类型。

本文将对液压控制系统进行分类，并对各种类型进行详细介绍。

一、按控制方式分类1. 开关控制液压系统：开关控制液压系统是最简单的一种液压控制系统，通过手动或自动开关来控制液压元件的运动。

这种系统结构简单、成本低廉，但只能实现单一的运动形式，控制灵活性较差。

2. 比例控制液压系统：比例控制液压系统通过调节控制元件的工作量来实现对机械运动的精确控制。

常见的比例控制元件有比例阀、伺服阀等。

这种系统能够实现多种运动形式，并具有较高的控制精度和稳定性。

3. 逻辑控制液压系统：逻辑控制液压系统通过逻辑元件（如逻辑阀、逻辑门等）的组合来实现对机械运动的复杂控制。

这种系统适用于多工位、多路线的复杂生产过程，具有较高的自动化程度和控制灵活性。

二、按工作原理分类1. 传统液压控制系统：传统液压控制系统采用液压泵驱动液压油进入液压执行元件，通过控制阀来调节液压油的流量和压力以实现对机械运动的控制。

这种系统结构简单、成熟可靠，广泛应用于工程机械、冶金设备等领域。

2. 电液混合控制系统：电液混合控制系统是将电气控制和液压控制相结合的一种系统。

通过电气信号来控制液压阀的开关，进而控制液压执行元件的运动。

这种系统结构复杂，但具有响应速度快、控制精度高的优点，适用于需要频繁变换工作状态的场合。

三、按应用领域分类1. 工程机械液压系统：工程机械液压系统主要应用于挖掘机、装载机、推土机等工程机械中。

这种系统通常需要具备较大的功率和承载能力，以满足重载工况下的工作要求。

2. 冶金设备液压系统：冶金设备液压系统主要应用于冶金设备中的各种液压机械，如冷轧机、热轧机、剪切机等。

这种系统通常需要具备较高的工作速度和控制精度，以满足高效生产的要求。

3. 汽车液压系统：汽车液压系统主要应用于汽车中的制动系统、悬挂系统、转向系统等。

挖掘机液压系统节能控制技术现状与发展

维普资讯
第ｌ０卷第４期
２００８年８月
辽宁省交通高等专科学校学报
ＪＵＮＬＦＩＯＩＧＲＶＮＩＬＣＬＥＥＯＣＭＵ１Ａ、ＮＯＲＡＯＬＡＮＮＰＯＩＣＡＯＬＧＦＯＭＮＣｑＯＳＩ
挖掘机超载时，安全阀或过载阀打开，压力油通过安全阀回油箱，发动机全部功率都会消耗在溢流阀上。挖掘机在回转启动时，由于挖掘机上车巨大的转动惯量，回转马达不能完全吸收泵输出的流量，多余流量只能通过平衡阀溢流回油箱，造成功率损失。挖掘机在制动时，回转多路阀关闭，因上车巨大的转但动惯量，回转马达继续转动（当于液压泵）排出的液压使相，油经平衡阀到回转马达的另一边，因此平衡阀起到溢流阀的作用，将上车的动能转化为液压系统的热量而耗散。（）纵阀中位时能量损失３操挖掘机工作装置停止作业时，操纵阀处于中位，时各此液压泵只克服管道阻力和为防止气蚀而设的背压，系统压力
１挖掘机的能量损失分析液压挖掘机在工作时，多路阀开口较大，统没有过若系
油机理想工作点应位于低耗油区。由于挖掘机工作负载的
多变性，动机一液压泵系统不大可能在各种工况下都处于发最经济工作状态，发动机工作点经常处在耗油率较高的区域
的挖掘作业时）恒功率控制与负载工作点不能很好地匹，配，液压能量损失很大。因此，目前在国外挖掘机液压系统

液压挖掘机节能系统与控制策略综述

和应用挖掘机节能技术。
以根据不同的负载选择不同的工作模式，系统根
据所选工作模式自动调节柴油机油门开度和液压
１国外挖掘机节能控制系统分析
为了在挖掘机市场竞争中占据一席之地，国外很多知名挖掘机厂纷纷提出了具有自主知识产权的节能控制系统。这些公司中比较有代表性的节能控制产品主要有德国奥加凯公司的ＰＭＳ系统、
简要分析。
１）小松公司的闭式负荷感应系统
负载传感
阀依据液压泵的出口压力与操作阀的出口压力之
差来控制液压泵的输出流量。液压泵控制阀可以
根据设定的功率级别，使液压泵的驱动功率不超过发动机的功率，实现恒功率控制。２）加藤公司的自动输出功率控制系统所控
中图分类号：ＴＵ６２１文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ０７８５（２０１３）０７—０００１ — ０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｂｒｉｅｌｆｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ，ａｎｄａｎ — ａｌｙｚｅｓｓｅｖｅｒａｌｔｙｐｉｃａｌｅｎｅｒｇｙ — ｓａｖｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｂｒｏａｄａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙ — ｓａｖｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｙｇｃｕｒｒｅｎｔｌｙｕｓｅｄａｔｈｏｍｅ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｄｅｅｐｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｅｒｙ— ｇｓａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙ — ｓａｖｉｎｇ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｙｇ

小议液压挖掘机的控制系统及设计

行元件控制系统和整机控制系统。目前．压挖掘机控制系统已发展到复合控制系统。液关键词：液压挖掘机：制技术：控三维造型设计
行的各种液压泵原理图中，也都集成有多种功司机室和机罩等。挖掘机三维造型设计的关键是金属结构件能。随着液压技术的发展，可能在泵上集成更有的三维造型，如动臂、斗杆、铲斗、回转平台、回多的功能。１．５可变参数控制转支承、行走机构和行走架等，这些金属结构件结构较为复杂。动如为使挖掘机更好地适应各种工况下的负载都是由多个零件焊接成形，要求，动力系统内部一些控制元件的设定参数臂本体由上板、下板、侧板、加强筋板、连接耳板静态角度保证设计尺寸的正确性，机构运动仿将不再是固定值，而是能随着挖掘机具体工作和轴套等十多个零件焊接而成，这些单个零件真则从运动角度保证设计的合理性和可靠性。状况而改变。例如，日在立建机生产的ＥＸ系列结构一般比较简单。设计者根据零件的具体结在设计阶段把许多原本要在样机试验时才能发挖掘机上，负荷传感阋上的压力补偿器没定压构画出反映零件特征的二维草图，草图一般由多边形、圆弧线和圆等构成封闭的图形。现的问题一一加以解决，从而为企业带来实实差就能随工作状况而改变，增强了挖掘机工作直线、在在的技术经济效益。时的适应性。可以预测，在将来的挖掘机动力系将二维截面草图进行拉仲、旋转、放样、倒角，生１压挖掘机的控制系统分类液统中，将会有更多的控制参数可以调节，从而使成三维图形。最后将这些零件组装并通过布尔１Ｉ电液比例控制智能化．运算等操作，形成动臂的三维实体模型。三维造挖掘机工作效率更高、操纵更容易。型最好采用参数化的草图建模方法，这样可以进入２Ｏ世纪９Ｏ年代后，随着计算机技术：挖掘机零部件的三维造型设计的发展．电液比例控制更进一步“ 智能化” 电液．挖掘机三维实体造型包括所有零件的三维方便地实行零件的修改及变形设计，只要发现可以容易地修改。而且比例泵和比例阀的应用日益增多，从而出现了实体造型，总成和整机装配仿真。挖掘机是由金某一尺寸和结构不合理， “ 能液压挖掘机” 智。这种智能化主要体现在属结构、回转机构、动力装置、动操纵机构、传液可以通过尺寸等修改形成其它挖掘机的建模，以下几个方面。首先，计算机能够自动监测液压压系统和辅助设备等组成。、零部件共计一千多无须重新建模，为以后其它挖掘机的设计建模系统和柴油机的运行参数，如压力、柴油机转速个。尽管挖掘机零、零件模型不仅包含零件的几何信息，部件结构形式各不相同，但打下基础。等，并能根据这些参数自动控制整个挖掘机动在计算机上进行三维实体造型有一些规律可还包含材料、名称、精度等物理信息。就可被后力系统运行在高效节能状态。其次．能够完成一循，一般过程如下：创建草图一根据零件的基本续的质量特性计算、动静干涉检查、有限元分些半自动操作，如平地、斜坡的修整等，司机特征和附加特征生成零件的三维模型一依照装析、对结构优化、系统动力学、图面绘制及制造等的熟练程度要求降低．但工作质量却能够得到配关系装配零部件一形成整机装配仿真。工作所共用。大幅度提高。第三，够根据监测到的运行参数能２１三维造型应用软件和基本方法．挖掘机外观造型设计十分重要，是吸引用进行故障诊断，于挖掘机的维护。便这些功能的驾驶室、配重、柴油箱、无论采用那家的三维ＣＤ软件，Ａ都可以较户非常重要的一个方面。出现，使挖掘机性能得以大幅度提高。好地完成挖掘机零部件的三维造型，三维造型液压油箱和机罩等都采用曲面流线型设计，驾１．２柴油机电喷控制时常用以下方法：驶室宽敞、视野良好．造型新颖。整个外形设计在传统的机械调速柴油机上，喷油泵的循２１】．＿对形状比较规则的简单零件，利用三应给人一种赏心悦目的感觉。环供油量、喷油提前角等都受到转速影响，使柴维软件自带的标准几何体（２３Ｉ挖掘机配套件的三维造型方形、圆柱、圆管、圆油机性能难以进一步提高。在柴油机上应用电锥和球、沟槽），库直接生成零件实体，如方板、挖掘机的配套件主要有：柴油机、压缸、液喷控制后，可以使泵的循环供油量和喷汕提前光轴、轴套等。马达、阅组、减速器和回转支承等，由专业配都角不再受转速的影响，从而使挖掘机能够一直２１．．２绘制最能反映零件基本特征的几何套厂制造，一般只提供安装与连接尺寸图纸和工作在最佳状态。而且加快了响应速度。开发柴草图，外轮廓简图。准确的配套件三维造型无法构造。经拉仲、旋转生成三维实体。油机电喷控制器是提高挖掘机节能性的一个重２１３．．沿路径配置的二维几何图形经扫描，般把配套件作为一个整体，只对连接与安装要环节。位置的精确建模，其他部分只作外轮廓造型。挖蒙皮生成曲面形实体。１．３负荷传感控制将继续发展２１从草图人手建模。设计者根据设计的掘机采用的液压元件外形轮廓比较规则，三维．４．负荷传感控制从２世纪７ＯＯ年代开始兴要求用手勾画出理想的结构形状，然后赋予每建模比较简单。起，各工程机械液压件生产厂商纷纷推出了一条曲线以尺寸约束或几何约束，使曲线按照２挖掘机部件与整机的三维造型．４系列有关产品。这种系统具有良的节能性和设计者的意图去更新交换，生成参数化特征的好完成了所有零件的三维实体造型之后，就操纵性，即使不熟练的司机也能很快适应。比例实体建模。从草图人手建模很容易实现参数化、可以进行部件与整机的装配仿真。整个流程先流量分配阀的出现进一步推动了负荷传感技术标准化、系列化设计，是挖掘机最理想的建模方从零件到部件，再从一级部件到总成，再往上直在挖掘机上的应用，使挖掘机操纵性进一步提式。到整机。即采用自下而上的倒树状层次结构法，高，解决了西方国家由于熟练司机的缺乏而带２．利用三维实体间的布尔运算（并、各级部件通过引用一系列下级零部件模型组装．５１交、来的问题。因此，负荷传感控制挖掘机在发达国补）将多个简单零件组合成一体，，生成新的实而成，它不仅描述一个部件与下级零部件之间家的需求将会进一步上升。体等等，且生成的实体模型均采用参数化特征的装配从属关系，同时也记录所属下级零部件１．４多功能组合造型。之同的装配定位关系。为提高挖掘机性能，各种节能措施的结合２挖掘机金属结构的三维造型．２将更加广泛。以往的系统中，在液压泵上已经集台液压挖掘机的零部件有一千多个。全

液压挖掘机节能控制系统研究

ＣｈｕｕｉＦｉｕｅＡｎｌｓｓｏｔｃｅ－ｕ — ｃａｍｅａｄｈｒ．ａｌｒａｙｉｆＳａｋｒｃｍＲｅｌｉｒ
为此而停产导致的经济损失巨大。本文就复杂受力情
况下计算局部板的屈曲问题提出了迦辽金法中引入屈曲
方法，控制效果不理想，存在着柴油机功率选择过大，时自动调整柴油机油门位置，即调整其功率输出，使
柴油机一液压泵二者功率匹配不合理等一系列问题【，之与实际功率需求相适应，如图１示。Ｉ】所
４结
语
参考文献
豳三一重机有限公司朱传宝／ＨＵＣｕｎａ涂晓丹／ＵＸｉｏａ邓园／ＥｕｎＺｈａｂｏＴａｄｎＤＮＧＹａ
摘要：掘机液压控制系统是一挖个滞后、非线性系统，以建立精确的数学模型，难应用常规的ＰＤ不能达到理想Ｉ的控制效果。本文针对液压挖掘机在工作过程中存在的大量能量损失，对液压泵和发动机的控制原理进行了分析，采用了一种新的电子节能模糊控制方案，免了对挖掘机复杂系统建模，避通过模糊推理算法，根据外负载的变化动态调
成的载体，向着高效节能、自动化和智能化的方向发展。负载～柴油机功率一变量泵吸收功率三者之问的静态
电控技术在液压挖掘机上的应用有两个方面：一方面功率设定和动态功率匹配问题。是液压挖掘机配套件的电控问题；一方面是液压挖另掘机整机的电控问题。由于挖掘机液压系统滞后、非１变量泵一柴油机功率匹配分析线性的特点，不能精确控制。采用ＰＤ控制器来调节，Ｉ液压挖掘机主要以柴油机为动力，工作时由柴油要应用工程方法来整定控制器的参数，但在运行中需机带动变量泵，负荷是变量泵的输入转矩＿。理想的２】要根据不同的工况来实时调整参数，常规的ＰＤ控制控制方法是根据挖掘机作业循环中不同的功率需求实Ｉ

液压挖掘机恒功率与变功率协调控制节能系统研究

目国内液压挖掘机大部分采用恒功率控制前系统，但是这种系统不能完全满足主机要求，不能很好地解决柴油机和负载的匹配，也不能对柴油机输出功率进行调节，因而不能适应不同作业工况的需要。为了使液压挖掘机能适应不同作业工况的需求和节能的需要，在挖掘机节能控制过程中采用了分工况一恒功率一变功率相结合的控制方法，使发动机一泵阀执行机构达到合理匹配，提高了生产效率和发动机燃油利用率，减轻了操作手劳动强度。
泵的输出功率为：
ＮＰ６／０６／００Ｑ６６＝Ｐｑ６００６
式中为泵的输出功率（ｗ）ｋ，为泵出口压力（ａ，为泵出口流量（／ｎ，为泵ＭＰ）Ｌｍｉ）的排量（Ｌｒ，ｎ为泵的转速（ｍｎ。ｍ／）ｂｒｉ）／当发动机期望工作在某一最佳工作点时，其输出转矩为一常数，所以泵与发动机功率匹配，有关系式：舰＝６６２＝常数Ｐｑ／ｎ
ＨＥＱｉｇｈａｎ —ｕ，ＣＨＡＮＧＹｉｕ，ＨＡＯＰｎａｈｅｇ
（ｎｅｌｅｔｍｅｈｎｃｌｎｔｕｅＣｌｇｆｍｅｈｎｃｌｎｌｃｒｎｃｎｉｅｒｇ，Ｉｔｌｇｎｃａｉａｓｉｔ，ｏｌｅｏｃａｉｄｅｅｔｏｉｓｅｇｎｅｉｉｉｔｅａａｎＣｅｔａｏｔｉｅｓｔｎｒｌｕｈＵｎｖｒｉＳｙ，ＣｈｎｓａＨｕａａｈｎｎ，４０８）ｇ１０３
维普资讯
专题研究
ＳＰＥＣＩＲＥＳＥＡＲＣＨＡＬ
液压挖掘机恒功率与变功率协调控制节能系统研究

液压挖掘机节能技术概析

开挖的的主要设备，在建筑、矿山采掘、水利电力施工、交通运输、机工程、农等各类工程中都有着广泛的应用据报道，，世界上各种土方工程约有６％一０５７％的土方量由液压挖掘机来完成的。但是由于液压挖掘机的用量大、油高以及环境污耗染等诸多问题，当今世界节能减排、低碳经济已成为发展之主流，因此液压挖掘机节能技术的研究已成为当今研究的热门课题之一。２液压挖掘机能量损失探析．但由于液压挖掘机负载状况变化较大，在没有节能措施的情况下，液压系统的效率变化也非常大，存在各种形式的能量损失，主要如下：（）１空流损失液压挖掘机上多采用六通型多路阀作为液压系统换向和流量控制元件，用定量泵或变量泵供油。在这种系统中，由于存在回油背压，会造出旁路油料回流，从而产生能量损失，即旁路空流损失。（）２节流损失六通型多路阀液压挖掘机操作工作时，般会通过控制操纵阀开一度进行节流调速，需要利用旁路节流作用使系统压力升高，以克服负载压力，而造成能量损失，从即节流损失，直到系统压力升到预定高度，旁路节流调节停止，这种损失才会消失。（）３溢流损失挖掘机工作时，随着负载压力的增加，泵输出压力也逐渐增加，当超出安全阀或过载阀设定压力时，全阀或过载阀打开，安压力油通过安全或过载阀回油箱，系统开始溢流。当工作装置因负载过大而停止动作时，如果不采取措施，液压泵输出的全部流量都通过溢流阀回油箱，此时发动机的输出功率都消耗在溢流阀上变成热能，致油温升高。导由于工况的复杂性，经常处于过载状态，由于系统溢流而产生的功率损失就相当可观了。同时挖掘机在回转启动时，由于挖掘机上车巨大的转动惯量，马达不能完全吸收泵输出的流量，回转多余流量只能通过平衡阀溢流回油箱，因此平衡阀起到溢流阀的作用，将上车的动能转化为液压系统的热量而造成能量损失。（）４操纵阀中位时能量损失挖掘机停止作业时，各操纵阀处于中位，此时液压泵只克服管道阻力和为防止气蚀而设的背压，系统压力不高，变量泵因功率自动调节但流量却很大，这也会造成不小的能量损失。

液压挖掘机的控制系统

无线遥控发射机对遥控系统的控制指令信号进行编码、载波调制以及信号放大，然后通过其自身的发射天线以无线电波的形式进行发射；无线遥控接收机将接收到的无线电信号放大、解调、译码、驱动后送给输出电路。工程车辆上的各种机械转换元件在输出电路的控制下分别驱动相应的执行元件及其传动机构，最终完成各功能部件的预定动作，这些预定动作应能够满足工程车辆正常工作要求。
液压挖掘机整机控制系统
1）液压油温度控制系统 2）液压挖掘机工况监测与故障查找系统 3）自动挖掘控制系统 4）无线遥控挖掘机

液压油温度控制系统

必要性：液压系统功率损失大部分转变为热量，引起油温升高。其结果不仅使液压系统效率下降，也加速油质恶化。据资料介绍，液压油温度超过55度每升高9度，油液的使用寿命将缩短一半。因此，应尽量避免液压油温度过高。
发动机的启动、熄火与油门控制、各工作装置的控制、挡位控制、转向与制动控制等。
EPEC它是芬兰EPEC OY公司开发的一种控制系统模块，是基于长期恶劣环境如高振动、大温度变化和潮湿等条件下仍能正常可靠地工作而开发的，具有高可靠性和安全性，目前已广泛应用于工程机械、农业机械、工业设备等诸多领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
现代先进工况监测与故障查找系统列举
德国德马克公司 ETM 、 ECS 德国 O&K公司 BCS 日本日立建机公司 Dr.EX故障诊断系统

德马克公司
中小型挖掘机采用ETM系统。优势：数字显示向司机显示设备主要运行状况大型矿用挖掘机采用ECS（电子监测）系统。优势：①能使司机坐在驾驶室就能对设备所有性能进行彻底检查。②允许维修人员进入系统将上次维修后的故障信息记录打印分析

液压挖掘机节能控制系统设计与研究

ｏｆｅｘｃａｖａｔｏｒ，ｔｈｅｅｎｅｒｙｇｓａｖｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎＪＲＣＣ３００ｃｏｎ —
ｚａｔｉｏｎｒａｔｉｏｉｓｖｅｒｙｌｏｗｅｒ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｓａｈｕｇｅｗａｓｔｅｏｆｅｎｅｒｙ．ｇＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｎｅｒｙｇｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｉｏ
ｔｒｏｌｌｅｒｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｙｒｏｆｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ — ｐｕｍｐｍａｔｃｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅｓｙｓ — ｔｅｎｒｈａｓｃｏｎｔｒｏｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｍｏｔｏｒｔｈｒｏｔｔｌｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ — ｐｕｍｐｍａｔｃｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏ１．Ｉｔｈａｓ
・
９０・
《测控技术）２０１３年第３２卷第ｌ２期

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。