当代液压挖掘机功率控制技术及其分析

伏志和

摘要：本文所述功率控制泛指液压挖掘机的柴油机、液压系统的功率控制，其内容包括

柴油机转速、扭矩控制及液压系统功率、流量、压力控制以及如何通过电液控制技术将它们
组合为功能很强的控制系统。以当今常见的液压系统、电子控制装置为例，阐述了它们的基
本原理，并对其特点做了分析。

关键词：液压挖掘机功率控制系统

功率控制的主要目的是节能、提高功率利用率、增强作业效率。早期的液压挖掘机采用

定量泵供油系统，因其功率利用率低，且无法施展较强的控制功能，因而性能不佳，在大、
中型挖掘机上早已被恒功率变量泵系统所取代。定量泵系统因其制造成本低廉，在部分小型、
微型挖掘机上还有所应用。进入２０世纪８０年代中期，在恒功率变量泵系统基础上出现了
负流量控制、负荷传感控制等新型液压系统，其节能效果明显提高，进而引入电脑实现了电
子控制功能，使得在节能、功率利用率、工作效率；便于监控、操作、维护等方面有了很大
提高。可以说，当今的液压挖掘机有无电脑控制功能，已成为新、旧机型的分界线。

１、

恒功率变量泵液压系统

液压挖掘机广泛采用双主泵恒功率变量调节系统，其单泵性能如图１所示。图中过 b、

c、d 的双曲线（虚线）即为恒扭矩（当横坐标为 Q 时即为恒功率）曲线。过 b、c、d 的折
线（实线）才是泵的实际特性曲线，是近似于恒功率的特
性曲线。

变量双泵可组合为总功率控制，分功率控制和交叉功

率控制系统，其功能各有差异。上述恒功率变量泵系统，
其性能还不够理想，因其主泵工作点总沿 abcde 性能曲线
自动调节。其实是总在最大功率、最大流量、最大压力三
种极端工况下工作。挖掘机工作时并非时刻都需要最大功
率、最大流量和最大压力。如发动机空运转时，轻负荷作
业时，强阻力微动时，若按上述特性运行必然造成能量的
浪费，而又无法通过人为控制改变其状况。图１

２、

负流量控制系统

图２为负流量控制系统简图。主泵流量分为两部分，大部分通过主阀到执行元件做功，

另一小部分经主阀中心回油道返回油箱。在主阀回油道上装一个节流孔，在节流孔前引出一
油路至主泵变量机构，即成为控制油路，其油压的变化即可控制主泵流量。当主阀回油量大
时，控制油路的油压提高，泵的流量即减小，反之，油泵流量加大。控制油压与泵流量成反
比，故称为负流量控制。当挖掘机工作时，泵的流量大部分去了执行元件，回油量很小，于
是泵的流量增大，当主阀处于中位时，全部流量回油箱，泵的控制油压最大，泵的流量减到
最小。挖掘机工作与否，动作的快慢，由人操纵先导阀控制主阀开度来决定，主阀开度又