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【技术研发】

工程机械液压系统动力匹配及控制技术设计

贾宗植

（洛阳栾川钼业集团选矿二公司河南洛阳４７１５００）

摘要：

工程机械的液压动力系统的优化匹配控制技术是一门集合了现代多种理论和技术的高级系统技术。随着机电一体化技术的迅速发展和广泛麻用。各

种对于液压系统的阀门技术的发展都对Ｔ程机械液魅系统动力匹配和控制技术提供了更为高效的控制技能，但同时也使上程机械液堆系统动力匹配及控制技术的设

计要求越来越复杂。因此将对工稃机械液压系统动力匹配及控制技术进行综述，并对控制技术中的设汁重点进行探讨。

关键词：

Ｊ＝程机械：液压系统；动力匹配；控制

中图分类号：ＴＨｌ３文献标识码：＾文章编号：１６７１—７５９７（２０１０）１１１００８８—０１

工程机械液压系统动力匹配及拧制技术是典型的机电一体化技术。这

种技术将发动机、液压系统和ＰＬｃ控制技术有效地连接为‘个整体，在作业

的过程ｌ｝Ｊ为机械提供持续稳定和可靠的性能。对于许多需要连续作业的大

型工程机械来说，这种机电一体化技术能够通过自动化为操作者提供更多

的帮助，节省了操作的时间，也降低了操作的失误率，因此这种技术得以

广泛应用到这些Ｌ程机械液压系统中。下面书要通过这种技术的发展和成

熟过程介绍这门技术的设计特点并归纳这项技术在发展过程中的一些瓶

颈。

１传统的技术设计

１．１定量泵。现在的大犁工程机械都是从小型机械过渡发展而来的，

而小型机械的定量泵设计一直遵循着系统的最大上作流量和系统的最大工

作压力乘积进过计算转化后的系统最人输出功率不允许超过发动机的净功

率。这种定量泵的设计原理直接制约着功率的利用系数过低，因此无法满

足大型丁程机械的。Ｉ＝作要求。

１．２单泵恒功率控制技术及其特点。单泵恒功率控制技术的特点是对

两个弹簧弹力进行不同的设计，控制变量泵的输出流量。当系统的压力达

到第一个弹簧没定力时，减小变量泵的排量；直拿系统克服第一个弹簧的

设定力后，使变量泉变鼍曲线氅现曲线变化。这种控制设计使变量曲线上

的工作流量和丁＝作压力的乘积的离散值接近一个常数。这样就更多地利用

了发动机的功率，而Ｈ保证发动机小会凼为过载熄火而中断作业。

１．３双泵或多泵恒功率控制技术及其特点。在双泵或多泵恒功率控制

系统中，合理地将发动机的功率分配到各个泵是这种技术的核心和难点。

传统的双泵和多泵恒功率控制技术发展出了多种小同的功率分配组合形

式。第一，分功率控制。这种分配时根据每一个泵所关联的操作执行机构

所需要的实际功率来确定的。设计的过程中考虑了每一个泵均有其独立的

变量控制机构，这样可以保证每～个榘都能预先设定其工作鼍。但是由于

发动机的功率是恒定的，一旦多泵中出现一‘些不需要工作的情况，整个发

动机的功率就被浪费掉了，而大型机械的发动机功率十分大，这样的浪费

是小允许的；第＿二。总功率控制。总功率控制和分功率控制的不同之处在

于它只用了一个变量机构，这种控制技术虽然町以实现各个泵的功率需求

互补，但是仍存在上泵输出的大流量转化为热量消失掉了。第三，后来开

发出来的交义传感控制技术和负反馈交叉传感技术也都没有解决充分利用

发动机功率或是主泵功率。而且由于交叉传感技术和Ｉ：程机械的结合奉来

就小成熟，这项技术变得越柬越复杂，控制的效果反而不如一般的分功率

和总功率控制技术，成本也过高，难以推广。

２工程机械液压系统动力匹配的机电一体化控翻技术

从对传统的控制技术的分析上看可以知道，虽然这项技术在一点点进

步，ｆＨ是都未能解决充分利用功率这一‘最大难题。２０世纪计算机技术的发

展给这项技术带来了新的发展方向。机电一体化技术在过去十几年取得了

巨人的进步。通过将计算机技术应用到发动机的动力匹配和控制技术中，

．允分优化了功率使用的程度。目前国外的很多大型Ｊ二程机械公叫都开始在

这方面注入大量资金和人才不断加强研究和开发。计算机优化的机电一体

化动力匹配和控制技术是建立在大型上程机械用户对机械工作量的要求上

进行模式独锣设置的。不同的。Ｔ：作状态对应不同的工作模式。

当机械操作者设定好机械的工作模式后，Ｉ乜脑即向发动机发出指令。

给定发动机的油门开含度，并对发动机的转速进行测控。在电脑的数据库

中对发动机的目标转速进行查实并选择工作的模式。另外机电。体化的液

压系统动力还有一个最人功率和最省油模式。通过设定功率模式和输出模

式对机械的整个液压系统保持在一个对油门和主象排量的无极控制，保证

了整个发动机始终在可控的转速范围内运作。

目前，我国人型机械泵的佼佼者ｉ一重Ｊ：研发出的是柴油机转速闭环

控制装置，它能够保证整个控制系统在小同的负荷Ｆ都维持同样的．Ｌ作转

速，不会凼过载而熄火中断作业。

３镧约工程机械液压系统动力匹配及控翻技术的瓶颈

我国机电一体化技术虽然在工程机械液压系统动力匹配控制技术上得

到了广泛的应用。但是仍然存在一些制约其长远发展的瓶颈，毛要有：

第一，对于这项技术投入的研究力度还很一ｉ够，这导致自主开发的过

程中需要引进国外的核心技术，丧失了自主品牌的主动控制权。这种研究

力度的小够客观上导致创新缺乏积极性，对于现有的产晶无法做到技术上

的改进和提升；

第二，机电一体化的接口技术不成熟。这是制约这项技术设计中将发

动机系统、液压系统和电子控制系统三方面完美结合的制约因素。所以系

统的控制方案发展必须建立在科学的理论计算上来，但是，由于我国近年

来数学模型的系统建立并没有取得多大的突破，这倒是关于这项技术的研

究仍然不得不停留在定性方面：

第三，对于这项技术的测试和实践检验都缺乏充足的条件，一是因为

我国国内的测试手段还需要从国外引进，而是因为对这项技术的研究多在

以理论模式完成却缺少实践条件的实验室内。

４结论

液压系统技术动力匹配及控制技术是现代工程机械的核心技术，它对

节约能源和提高机械作业的效率有着重要的作用。目前我国需要拥有自主

知识产权的大型Ｉ：程机械品牌，三一重工是一个佼佼者。笔者认为，要突

破制约工程机械液压系统动力匹配及控制技术的瓶颈，必须加强仓业与大

型工程机械研究ｌ｜ｌ心和高校间的合作，在研究开发、机械生产和市场营销

等多个方面去努力。其中最最重要的还是加快培养工程机械、电子控制、

系统设计和自动化方面的高素质人才。对机电一体化的开发和系统设计也

要多朝着自动化和智能化迈进。

参考文献：

【１］刘杰等，机电一体化基础与产品设计［Ｍ］．冶金工业出版社，２００３（９）．

［２］张建民，机电一体化系统设计［Ｍ］．北京航空航天大学出版社，

２００３（１１）．

［３】刘向阳、子荫。多功能工程机械的发展趋势［Ｊ］．工程机械，２００４（５）．

作者简介：

贾宗植（１９７５一），男，河南洛阳栾川人，大专学历．机电一体化专业。

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