[分享]油泵解決液壓挖掘機功率優化電控系統的設計

液壓挖掘機能量的總利用率一般僅為20%左右，能量損失巨大，因而節能技術便成為衡量液壓挖掘機先進性的重要指標。目前國外的技術大多是采用電子功率優化系統，對發動和丹尼遜液壓油泵系統進行綜合控制，使二者達到最佳匹配以獲得節能效果。該系統由單片機控制的無級調速的電控油門和電磁比例閥使挖掘機的機電一體化程度大大提高?？梢愿鶕l動機負荷的變化，由微處理器控制調節丹尼遜液壓泵所吸收的功率和油門的開啟度，使發動機始終保持在額定轉速附近以全功率投入工作；同時電控油門還可以使發動機轉速在很大的范圍內任意設定。由此電控系統控制的挖掘機工作性能將會更穩定，操作起來更加精細，平滑可靠，沒有沖擊感，能量利用率更高，更節省燃料，節能效果自然更明顯。另外，還可實現對發動機轉速的實時監控及自動怠速、自動升速和自動穩速等的控制功能。

丹尼遜 Denison油泵是液壓系統的一個重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復運動，使密封工作容腔的容積發生變化來實現吸油、壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結構緊湊、效率高和流量調節方便等優點，被廣泛應用于高壓、大流量和流量需要調節的場合，諸如液壓機、工程機械和船舶中。靠氣壓供油的液壓油箱，在每次啟動機器后，必須等液壓漬箱達到使用氣壓后，才能操作機械。直軸斜盤式柱塞泵分為壓力供油型的自吸油型兩種。壓力供油型液壓泵大都采用有氣壓的油箱，也有液壓泵本身帶有補油分泵向液壓泵進油口提供壓力油的。自吸油型液壓泵的自吸油能力很強，無需外力供油。對于自吸油型柱塞泵，液壓油箱內的油液不得低于油標下限，要保持足夠數量的液壓油。液壓油的清潔度越高，液壓泵的使用壽命越長。

1電控系統主控對象

液壓挖掘機功率優化電控系統的設計

丹尼遜 Denison油泵具有工作壓力高，,如降低工作壓力的使用，還可以延長油泵的工作壽命！容積效率高，由此可以提高生產率，減少發熱和降低液壓設備的運行成本。機械效率高，從而減少了能量的消耗。轉速范圍寬，轉速范圍是600---2800rpm，可以優化工作狀態，降低噪音?？刮廴灸芰姡捎玫氖请p唇結構的葉片，具有極強的抗污染能力，使用壽命長。

液壓挖掘機主要由工作裝置、轉臺和行走裝置三部分組成，它的半臂鏟挖動作、駕駛室轉動動作和行走動作都是在液壓系統的油缸和馬達的驅動下完成的。而液壓系統的油源又是由發動機帶動的液壓油泵提供的，因此發動機和液壓油泵就是液壓挖掘機整車的動力源，功率優化控制系統的主控對象也就是發動機和液壓油泵。這里配置的發動機是康明斯柴油發動機；而丹尼遜液壓油泵則是斜盤式丹尼遜柱塞變量泵

斜盤式柱塞變量泵的排量和流量可以通過改變斜盤傾角來改變。柱塞泵的斜盤前后有兩根耳軸支承在變量殼體的兩個圓弧導軌上，斜盤可以耳軸中心線為軸心擺動，使傾角改變。斜盤中部裝有銷軸，其左側球形端部插入變量活塞的孔內。當變量活塞頂部的負載變大超過彈簧彈力時，變量活塞會向下移動，使斜盤傾角變大，泵的流量就會變大，液壓泵吸收的發動機的功率也會跟著變大。只要能控制好液壓油泵變量活塞所受壓力的大小就可以控制液壓油泵的吸收功率。丹尼遜油泵又是一種既輕便又緊湊的泵，提出了一種具有一個由含鋁材料制成的外殼的油泵和設置在該外殼中的可運動的模制件，其中，該可運動的模制件至少部分地由一種可燒結的、至少包含一種奧氏體的鐵基合金的材料制成。

2電控系統控制原理

2．1對發動機轉速控制

柴油機基本上是恒扭矩調節的，其輸出功率的變化表現為輸出轉速的變化，即不同的油門開度對應著不同的柴油機輸出轉速，也就是說我們可以通過對油門開度大小的控制來實現對發動機輸出轉速的控制。門開度大時，噴油泵有效供油行程大，循環供油量大，發動機轉速提高；反之，轉速就低。只要我們能使油門開度微動調節，供油行程一點一點變化，就可對發動機進行無級調速。丹尼遜油泵具有工作壓力高，,如降低工作壓力的使用，還可以延長油泵的工作壽命！容積效率高，由此可以提高生產率，減少發熱和降低液壓設備的運行成本。

2．2對液壓油泵的控制

由柴油機的外特性曲線還可以看出，當噴油泵的油門拉桿處于某一位置時，柴油機的輸出扭矩隨轉速變化的特性曲線很平坦。這種特性對柴油機的工作是很不利的，當柴油機的負荷有較小變化時，其轉速就會發生很大的變化。所以發動機在驅動工作機械時，只有當它的輸出扭矩與工作機械的阻力相等，發動機才可以穩定工作。如阻力矩超過發動機的輸出扭矩，發動機轉速將下降；反之，則升高。

2.2.1對超負荷運行狀態的控制液壓挖掘機在施工作業中，如遇到堅硬結實的地面時，鏟挖阻力大，工作負載變大，執行元件動作變緩，回油變慢，而丹尼遜油泵仍繼續向系統供油，油缸內的油壓急增，使系統壓力過大，發動機的輸出扭矩已小于這時的工作阻力，于是，發動機開始超負荷運轉，轉速迅速下降，甚至導致“熄火”。這時單靠拉大油門，硬性地使發動機轉速升上去，溢流損失會很大，甚至會使油路因壓力過大而漏油；還有一種情況是負荷特別重，油門已在最大位置，

為提高液壓挖掘機的能量利用率并更好地節省燃料，采用功率優化電子控制系統對發動機和丹尼遜液壓油泵系統進行綜合控制，使二者達到最佳匹配。該系統主要由單片機、傳感器、直流伺服電動機和電磁比例閥組成，其中電機可帶動油門拉桿進退以調節油門的大??；電磁比例閥的開度又與油泵斜盤的變量活塞所受的控制壓力有關，可通過對比例閥閥芯開度的調節來改變斜盤傾角，以達到控制油泵吸收功率的目的。該系統在控制機工作時，可通過對油門和丹尼遜油泵吸收功率的控制使發動機始終保持在額定轉速附近，發揮最大有效功率，達到功率優化目的。