液压挖掘机分工况控制
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工况分析方法课件
03 设备工况性能分析
设备运行性能
设备启动与停车性能
描述设备在特定条件下的启动和停车过程，如最大启动速度、停 车精度等。
设备负载性能
设备在不同负载下的性能表现，如最大承载能力、负载变化对设备 性能的影响等。
设备速度与行程特性
描述设备在正常工作条件下的速度和行程特性，如最大速度、行程 长度等。
设备可靠性及维修性
汽车发动机工况分析
总结词
广泛、实时、节能减排
详细描述
汽车发动机工况分析是指对汽车运行过程中发动机的工作状态进行分析，涉及多种实时数据，如转速、 车速、油门踏板位置等。该工况分析旨在实现节能减排，提高汽车燃油效率和减少尾气排放。通过对 汽车发动机工况进行分析，可以优化发动机的性能和改善城市交通状况。
02 03
智能维护与管理
通过工况分析实现对设备的智能维护和管理，预测设备寿命、故障类型 和发生时间，制定科学合理的维修计划和备品备件库存管理方案，降低 设备维护成本和停机时间。
智能生产流程优化
结合工况分析结果对生产流程进行智能优化，如生产路径规划、工艺参 数优化、能耗管理等，提高生产效率和降低能源消耗。
运行速度
了解设备的设计运行速度， 以及实际运行速度是否在 合理范围内。
负载条件
设备在不同负载条件下的 性能和稳定性是不同的， 需要进行细致的分析。
设备结构与材料
结构形式
设备的结构形式对其性能 和稳定性有着重要影响， 需金属、塑料等，以分析其 耐久性和稳定性。
专家评估法
邀请专家根据经验对设备的各项 指标进行评估，综合得出整体评
价。
模拟试验法
通过模拟设备实际运行工况，获 取设备性能参数，如摩擦系数、
压力等。
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 Ｐ ＭＳ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 ：Ｔ Ｕ ６ ２ １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ０ ７ ８ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ７—０ ０ ０ １ — ０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌ ｆ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ — ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｙ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｇ ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｅ ｐ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ— ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ；ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ；ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｙ ｇ
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 Ｐ ＭＳ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 ：Ｔ Ｕ ６ ２ １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ０ ７ ８ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ７—０ ０ ０ １ — ０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌ ｆ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ — ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｙ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｇ ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｅ ｐ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ— ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ；ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ — ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ；ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｙ ｇ
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 Ｅ Ｘ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 ２ Ｏ世纪 ９ Ｏ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 Ｃ Ｄ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（ ２３ Ｉ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 ７ Ｏ Ｏ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 ．５ １ 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
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 Ｅ Ｘ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 ２ Ｏ世纪 ９ Ｏ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 Ｃ Ｄ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（ ２３ Ｉ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 ７ Ｏ Ｏ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 ．５ １ 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
挖掘机智能控制系统的设计及应用
随着 我国基 础建 设的高速 发展 ， 工程机械 产业也得到飞速发展 。国内 工 程机械 的重要组成产 品——挖 掘机市场销 量就从 ２ ０ ０ ０年的 ７ ９ ２ ６台迅 速 攀升到 ２ ｏ １ ４年 的 ８ ８ ７ ０ ０台 ， 十 五 年 间增 长 了 ｌ １ － ２倍 。在 需 求 量 不 断 上 升 的同时 ， 客户对工 程机械性 能的要求也不 断提高， 从 原 来 主 要 专 注 于工 作 效率 高转速 的单一指标 要求， 向工 作效率高 ， 经济 性好、 操作 舒适 、 可靠 性高 、 噪音 小、 排放低等 指标要 求转变 。 国内的众多工程机械 生产企业相继 从 国外 引进大量 先进技 术 （ 尤其是 智能控 制系 统方面的技术） ， 以此提 高国 产工程机械 的性 能。 由于工程机械能量的总利用率低 ， 能量损失 巨大， 因而 节 能 技 术 便 成 为 衡 量 工 程 机 械 性 能 先 进 性 的重 要 指 标 。 ｌ 、 挖掘机智 能控制 系统研 究及应用现状 国外挖掘机厂商对液压挖掘机 的电子控制系 统研究和应用 的较早 ， 现 在应用成熟 的如 小松一 ７型的 Ｃ Ｌ Ｓ Ｓ控制系统、 日立的 Ｉ Ｃ Ｘ控制系统和神钢 Ｔ Ｔ Ｃ Ｓ控制系统 。他们 都能根据 工作情 况设定 不同的功率模式 ， 并且在工作
了 坚 实基 础 。
１ 、 由单 片机组成 的 ＭＣ Ｕ控 制器 ５ ， 可 以根据压 力变送器 １与压 力变 送器 ７ 采 集的柱 塞式双 联斜盘 变量泵 ２与柱塞式双联斜盘变量泵 １ Ｏ输出 的压力大小。 ２ 、 通 过 查 找 有 二 维 数 据 组 组 成 的 曲线 坐 标 参 数 ， 输 出相 应 的 电磁 比例 阀 ４输出 电流， 经过功率调节器 ３与功率调节器 ９以控制柱塞 式双 联斜盘 变量泵 ２与柱塞 式双联 斜盘变 量泵 １ Ｏ输 出的流量大小 。 ３ 、 使柱塞式双联斜盘变量泵 ２与柱塞式双联斜盘变量 泵 ｌ ０的吸收的 功率 （ Ｗ＝ Ｐ ｘ Ｑ ／ － ｑ ）保持为一个常量 。 ４ 、 发动机 ６ 提供系统动力， 先 导泵 ８ 提供 电磁 比例 阀 ４ 的输入压力 。 ５ 、 挖 掘 机 智 能 控 制 系 统各 主 要部 件 的设 计
挖掘机力士乐液压系统分析解读
挖掘机力士乐液压系统分析解读液压系统概述液压系统是挖掘机中非常重要的一个系统，它主要是利用流体（液体或气体）在传递压力时的性质来实现各种机械运动。
在挖掘机中，液压系统应用广泛，比如液压缸、液压马达、液压泵等等。
其中力士乐是液压系统领域的知名品牌，其液压系统在挖掘机中也常被使用。
液压系统由几个主要组件组成，例如：液压油箱、液压泵、压力控制阀、扭转控制阀、比例控制阀、液压缸、液压马达、油管、滤清器等。
液压系统配备了必要的仪器和仪表（如压力表、热表、流量表、温度计等）来监测系统的运行情况，以保证液压系统在正常情况下运行。
力士乐液压系统力士乐作为液压系统领域的专家，其液压系统在挖掘机中得到广泛应用。
力士乐液压系统由多个组件构成，其中主要包括：液压泵力士乐液压泵是一种可变转速、轴向柱塞机构的过量式泵。
它通过控制分配体的位置和角度来实现输出流量的连续调整，满足挖掘机在不同功率工况下的操作需要。
液压缸液压缸是力士乐液压系统中的重要组成部分，用于实现各种动作，例如：翻转、伸缩、升起、旋转等。
液压缸受到液压系统的压力控制，并且通过各种控制阀的控制来改变各种动作的速度和力度。
液压马达液压马达也是力士乐液压系统中的重要组件，它主要用于将油液转换成转速或扭矩用于实现各种动作。
控制阀液压系统中的控制阀作为控制油液流动的关键元件，可以实现对压力、流量和方向等参数的控制。
常见的控制阀有比例控制阀、分配阀、压力阀、单向阀等。
液压油箱液压油箱是力士乐液压系统中存储液压油的地方。
它可以作为油液的储备，也可以用来散热，从而保证液压系统的稳定运行。
力士乐液压系统的运行原理力士乐液压系统的运行是基于流体力学原理的。
当液压泵工作时，会在液压系统中形成一定的压力，将油液送入各个液压元件中，通过各种控制阀的开启和关闭来实现液压缸、液压马达的运作。
液压泵通过液压油箱中的油液提供能量，而液压缸和液压马达则将这些能量转化成机械动力。
液压缸的作用是将液压能转化为各种机械运动，例如：升起和下降、旋转等。
液压挖掘机的三种流量控制方式
液压挖掘机的三种流量控制方式摘要：在液压挖掘机的负载适应控制策略中，负流量（Negative Flow Control）、正流量控制（Positive Flow Control）及负荷传感器控制（Load Sensing Control）三种流量控制方式的流行称谓，是按其泵控特性来分类的。
本文通过对多种厂牌型号挖掘机的比较分析，提出了旁通流量控制（By-pass Flow Control）、先导传感控制（Pilot Sensing Control）及负荷传感控制的分类。
这一分类方法，对于设计时比较不同控制系统的性能和维修时理解不同控制系统结构和功能的特点，都有所裨益。
1.流量控制在挖掘机的液压系统内，流量Q、压力P及能耗（流量损失ΔQ、压力损失ΔP）等参数的变化，反映了液压传动过程的控制特性。
液压系统工作时，压力P不是系统的固有参数，而是由外负荷决定的。
因此，当发动机转速n e一定时，要对液压系统的功率进行调节，其实是对液压缸、液压马达等执行元件的进油量Q a进行调节（参看图1）。
图1.流量调节如图2所示，有两种方法调节系统流量。
第一种方法是泵控方式，通过改变主泵的每转排量q来调节主泵的输出流量Q p，称为容积调速。
常见的容积调速方式包括：①利用主泵出口压力P P与主泵排量q的乘积保持不变的恒扭矩控制；②利用发动机转速传感（ESS）使主泵吸收的扭矩p P q与主泵转速n的乘积保持不变的恒功率控制；③在临近系统溢流压力时，减小主泵排量的压力切断控制；④配用破碎头等作业附件时，由外部指令限定主泵最大排量的最大流量二段控制；⑤双泵系统中，利用两泵出口压力的平均值与主泵流量乘积保持不变的交叉功率控制（相加控制或总功率控制）；⑥多泵系统中，因主泵组的液压总功率大于发动机的输出功率，为防止发动机出现失速，采用了极限负荷控制。
除了容积调速，还有一种泵控方式是通过动力模式下的变功率控制，利用外部指令设定不同工况下不同的发动机输出功率来改变主泵转速n e，从而调节主泵输出流量Q=nq。
液压挖掘机主泵及柴油机功率控制技术
率 变量 泵系统所 取代。 八十年 代中后 期， 用恒 功率 变量 系统做 基础 演变 出了负荷 传感 控制 、 负流 量 控制 等新 型液 压 系统 ， 这是 发 展 的第 三阶 段。 第三阶段系统节能性强， 并由计算机控制更便于操作， 也加大了功 率 利用 率。 现今 作为 区分 新 旧机 型的标 志 在该 系统 内已经存 在无 需计 算 机控制 的功能 了 ６ １ 恒 功率变量 泵 液压 系统 液 压挖 掘机 液压 系统均采 用双主 泵恒功率 变量调 节。 像 图ｌ 中所标 注 的恒 功 率变 量 泵液 压 系统 的 单泵性 能 曲线 在恒 功 率Ｑ 的 基础 上 ， 过 ｂ 、 Ｃ 、 ｄ 的虚 线就 是恒 扭矩 曲线 。 过ｂ 、 Ｃ 、 ｄ 的实 折线 是液 压 泵的 实际特 征 表现 。 变量 双泵能够 重组为分功率控 制 、 总功率 控制以及交 叉功率控
口面积 有关。 各主 阀都保持 同样压 差 ， 免 外负荷 影 响。 该 系统流 量按 需
互不干扰 。
情况和轻负荷情况， 还保持特性运行就会造成能源浪费， 还不能人为的 分配， 不受外负荷影响， 不存在多余流量， 各执行元件能同时工作且相
负流 量系统 比较 本系统在部 分功率工作时流 量百分百工作 ， 但是 压 力补 偿阀略有 压力损失 ， 负流 量系统就 有空流 量损失 。 空转 发动机时 本 系统 无流量损 失， 对发 动机启动有好处 ， 比负流量 系统 好。 ５ ． 主泵电子 控制 ５ ． １ 对液压 泵的电子控制 主 泵的 电子控 制是在 传统恒 功率变 量泵 的变量机 构之 外装一 个电 液 比例 减压 阀， 主控 Ｃ Ｐ Ｕ能够随 时更改其控制 电流流 量， 从而 改变输出 液压， 来 控制变量机 构 ， 让 泵排量产生变化 ， 形成不 同特 性 曲线。 ５ ． ２ 极 限负荷 控制 挖 掘 机 在给 定油 门旋钮 位 置工作 时， 电脑 则立 即控制 到达 目标 运 转 速度 。 瞬间朝着 目 标趋 近 性做 调整 ， 可 以让 泵的工作点长期 在 目 标 运 转 速度 之下， 柴油机 扭矩 外 特性下 降， 泵仍可 吸收 最大扭 矩 ， 还不会 超 停火 。 主泵 流 量分 经主 阀到执 行元 件做 功部 分、 主 阀中心 回油道 返 回油 载 、 箱做功部 分两 部分。 控 制油路在 主 阀回油 道上有节 流孔 ， 由节流孔 出来 ５ ． ３ 模 式的基本设 定 的油路 —直 到主泵变 量机构 ， 油压 的变 化便能够 控制主 泵流量 。 当主阀 在主泵 电子 控制系统 下， 电脑可以 自动控制 柴油 机的油 门、 泵 的扭 回油量变大 ， 控 制油路 的油压增 高 ， 泵 的流 量随 之减 小 ， 相对 的油泵 流 矩 ， 能 人为设 计 泵的扭 矩特 性 曲线 形状 ， 用软件 录入电脑 。 此 曲线与柴 选取 几个常用工作点设 定为挡位 ， 量 加大 。 负油 量控制 是指 控制油 压与泵流量 成 反比 。 挖 掘机 运转 时， 泵 油 机调速特 性交织 出无数 的工作点 。 ２ ． 负 流量 控制 系统 流 量 多数执 行元 件 回油量 小 ， 泵流量 变大 ， 而主 阀处于 中位 时， 全 部 流 这 就是 固定 的功慈溪模 式。
WY20全液压挖掘机分工况转速感应控制系统设计与仿真
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Ｇ －８ Ｌ Ｙ Ａ Ｖ Ｒ变量 双泵 ，这 里充 分利 用 Ａ Ｖ泵上 Ｇ 口作 用 ， ８ 用 比 例 减 压 阀 出 口压 力 Ｐ，改 变 泵 功 率 设 定 值 ，见 图 ４。 图 中 为 变量 阀 开 口量 Ａ． 变 量 阀截 面 积 ； 为 变 ， 为 Ｘ 量 活 塞位 移 ；Ｆ， 变 量 力 ；ｋ 为 变 量 阀 弹 簧 刚 度 Ｐ 为 为 变 量活 塞 无 杆 腔 压 力 ；Ａ为 变量 活 塞 有 杆 腔 面 积 ；Ａ 变 量 活塞无杆腔面积 ； Ｖ 为 变 量 活 塞 无 杆 腔 容 积 。
额定转 速 ｎ 及其 调速 器 中加 浓弹 簧被 压缩 时对 应 的转
速 作 为 发 动 机 正 常 工 作 区 域 的 两 个 端 点 ， 一 旦 超 出 此 区 域 ，适 当 改 变 液 压 功 率 ，直 到 发 动 机 回 到 正 常 工 作 区 域
为 止 ，如 图 ２所 示 。 使 发 动 机功 率 得 到 最 大 限 度 的 利 用 又 不 致 熄 火 ，实 现 节 能 。 …
发 动 ｌ 速 转
况 控 制 。 这 里 我 们 设 计 了 三种 动 力 模 式 即 重 载 经 济 轻 载 ，供 使 用 者 根 据 工 况 进 行 选 择 。 重 载 模 式 ，是 在 发 动 机 满 油 门 下 ， 液 压 泵 功 率 设 定 值 ；经 济 ．轻 载 模 式 是 在 发 动 机 部 分 油 门 下 的 液 压 泵 功 率 值压 传 动 技 术 在 工 程 机 械 上 的 广 泛
应 用 ，我 国 液 压挖 掘 机 有 了迅 速 发 展 ， 挖 掘 机 是 一种 多
发 动 机 扭 矩
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Ｇ －８ Ｌ Ｙ Ａ Ｖ Ｒ变量 双泵 ，这 里充 分利 用 Ａ Ｖ泵上 Ｇ 口作 用 ， ８ 用 比 例 减 压 阀 出 口压 力 Ｐ，改 变 泵 功 率 设 定 值 ，见 图 ４。 图 中 为 变量 阀 开 口量 Ａ． 变 量 阀截 面 积 ； 为 变 ， 为 Ｘ 量 活 塞位 移 ；Ｆ， 变 量 力 ；ｋ 为 变 量 阀 弹 簧 刚 度 Ｐ 为 为 变 量活 塞 无 杆 腔 压 力 ；Ａ为 变量 活 塞 有 杆 腔 面 积 ；Ａ 变 量 活塞无杆腔面积 ； Ｖ 为 变 量 活 塞 无 杆 腔 容 积 。
额定转 速 ｎ 及其 调速 器 中加 浓弹 簧被 压缩 时对 应 的转
速 作 为 发 动 机 正 常 工 作 区 域 的 两 个 端 点 ， 一 旦 超 出 此 区 域 ，适 当 改 变 液 压 功 率 ，直 到 发 动 机 回 到 正 常 工 作 区 域
为 止 ，如 图 ２所 示 。 使 发 动 机功 率 得 到 最 大 限 度 的 利 用 又 不 致 熄 火 ，实 现 节 能 。 …
发 动 ｌ 速 转
况 控 制 。 这 里 我 们 设 计 了 三种 动 力 模 式 即 重 载 经 济 轻 载 ，供 使 用 者 根 据 工 况 进 行 选 择 。 重 载 模 式 ，是 在 发 动 机 满 油 门 下 ， 液 压 泵 功 率 设 定 值 ；经 济 ．轻 载 模 式 是 在 发 动 机 部 分 油 门 下 的 液 压 泵 功 率 值压 传 动 技 术 在 工 程 机 械 上 的 广 泛
应 用 ，我 国 液 压挖 掘 机 有 了迅 速 发 展 ， 挖 掘 机 是 一种 多
发 动 机 扭 矩