工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配與其控制技術(shù)探討

閆利明　李讓　王富宏

摘 要：目前工程機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化及匹配是通過(guò)技術(shù)與理論相互結(jié)合的高級(jí)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的。隨著國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化的快速發(fā)展，機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)的技術(shù)水平也隨之提升。本文主要圍繞工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配與控制技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械液壓系統(tǒng);動(dòng)力匹配;控制技術(shù)

一、工程液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配與控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)的技術(shù)類(lèi)型本質(zhì)上歸屬與機(jī)電一體化，該技術(shù)能夠同時(shí)連接工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)以及發(fā)送機(jī)裝置，令這三者組成一個(gè)整體系統(tǒng)。實(shí)施工程機(jī)械作業(yè)的過(guò)程中，能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前在大部分工程作業(yè)中，大型機(jī)械往往都需要長(zhǎng)久持續(xù)運(yùn)行，而這種機(jī)電一體化的機(jī)械控制模式，能夠最大程度減少技術(shù)人員的操作壓力，提升操作效率，并且大大減少操作期間存在的人為失誤概率，也是因?yàn)檫@些顯著優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前該技術(shù)在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中得到普及。

二、液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配與控制技術(shù)設(shè)計(jì)

（一）單泵恒功率技術(shù)設(shè)計(jì)

單泵恒功率技術(shù)的設(shè)計(jì)理念具體是指，通過(guò)變量系統(tǒng)中的控制體系，進(jìn)而控制變量泵的實(shí)際排量。在過(guò)去的工程機(jī)械作業(yè)中，機(jī)械液壓系統(tǒng)使用的控制功率通常為恒功率，其變量設(shè)置主要是通過(guò)改變彈簧彈力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種控制方式可以調(diào)整變量泵的流量輸出，進(jìn)而產(chǎn)生不同流量，此時(shí)系統(tǒng)壓力指標(biāo)達(dá)到第一根彈簧壓力值的時(shí)候，變量泵的排量會(huì)發(fā)生變化，逐漸變小。當(dāng)系統(tǒng)壓力值等同于第二根彈簧壓力值的時(shí)候，排量變化數(shù)值的函數(shù)圖像會(huì)呈曲線(xiàn)變化。由此可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲線(xiàn)變化值達(dá)到最大值時(shí)，離散值與常數(shù)是最為接近的，這對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的功率提升具有積極促進(jìn)作用，同時(shí)有效規(guī)避了過(guò)載熄火的問(wèn)題。

（二）定量泵技術(shù)設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于小型機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)，通常使用的都是定量泵設(shè)計(jì)，此時(shí)設(shè)備的實(shí)際輸出功率與流量最大值不能大于系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的凈功率。對(duì)于大型機(jī)械設(shè)備來(lái)說(shuō)，在其液壓系統(tǒng)中應(yīng)用定量泵，會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的大型機(jī)械泵實(shí)施限制，進(jìn)而影響其功率系數(shù)，致使系數(shù)下降，此時(shí)機(jī)械整體性能會(huì)受到影響，因此該設(shè)計(jì)不能完全滿(mǎn)足大型解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行需求。

三、液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配與控制技術(shù)分析

（一）負(fù)反饋交叉?zhèn)鞲泄β势ヅ淇刂萍夹g(shù)

該技術(shù)的系統(tǒng)控制效果相對(duì)理想，可以充分利用系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)裝置的運(yùn)行功率。但是該技術(shù)的控制內(nèi)容有限，主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)兩個(gè)主泵功率，如果控制多泵系統(tǒng)，那么系統(tǒng)中每個(gè)泵的實(shí)際工作形態(tài)會(huì)出現(xiàn)差異，即使令其處于相同的工作狀態(tài)，也不能達(dá)到預(yù)計(jì)最大排量標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用該技術(shù)無(wú)法可靠調(diào)整變量泵功率，因此會(huì)影響實(shí)際功率狀態(tài)的穩(wěn)定性。

（二）總功率匹配控制技術(shù)

總功率匹配控制技術(shù)的控制原理為，系統(tǒng)中的每個(gè)泵共用一個(gè)變量體系，進(jìn)而使得其流量相同，此時(shí)彈簧上的壓力值等同于多泵壓力值的總和。如果多泵壓力值的總和等同于系統(tǒng)彈簧的預(yù)設(shè)數(shù)值，就會(huì)改變主泵的工作量，其變量原理與單泵恒功率的變量原理相類(lèi)似。

（三）分功率匹配控制技術(shù)

分功率匹配控制技術(shù)，主要是根據(jù)泵的實(shí)際功率需求值，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行調(diào)整，按照標(biāo)準(zhǔn)比例，準(zhǔn)確分配給各泵。在此種控制系統(tǒng)中，每個(gè)泵都設(shè)置獨(dú)立變量控制機(jī)構(gòu)，這些控制結(jié)構(gòu)都是按照工作曲線(xiàn)完成實(shí)際運(yùn)行作業(yè)。此種控制技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用方面存在缺陷，如果系統(tǒng)中某個(gè)泵不需要繼續(xù)工作，那么其功率無(wú)法轉(zhuǎn)移利用，從而會(huì)導(dǎo)致功率浪費(fèi)。

（四）交叉?zhèn)鞲衅ヅ淇刂萍夹g(shù)

該技術(shù)本質(zhì)上屬于一種新式匹配控制技術(shù)，其研發(fā)基礎(chǔ)建立在分功率控制技術(shù)和總功率控制技術(shù)之上。該技術(shù)結(jié)合分功率控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)泵運(yùn)行壓力交互，進(jìn)而達(dá)到預(yù)計(jì)控制目標(biāo)，此外，每個(gè)泵具有獨(dú)立變量系統(tǒng)，流量不同，當(dāng)其中某個(gè)泵的功率系數(shù)減小，并且小于總功率的二分之一時(shí)，該泵功率會(huì)被其他泵轉(zhuǎn)移吸收，如果兩個(gè)泵出現(xiàn)上述情況。那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)平分這兩個(gè)泵的功率系數(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要結(jié)合了分功率和總功率這兩種匹配控制技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)，其控制效果比較理想。

（五）計(jì)算機(jī)控制功率優(yōu)化匹配控制技術(shù)

當(dāng)前隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外很多企業(yè)已經(jīng)將其引入到液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)當(dāng)中，且應(yīng)用效果良好。在過(guò)去大規(guī)模應(yīng)用的恒功率控制系統(tǒng)中，其對(duì)于柴油機(jī)裝置與控制系統(tǒng)的匹配控制相對(duì)來(lái)說(shuō)很保守，油泵裝置的實(shí)際輸出扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出數(shù)值，在這種情況下，如果柴油機(jī)裝置性能下降，那么轉(zhuǎn)速隨之下降的同時(shí)很可能導(dǎo)致設(shè)備熄火。當(dāng)前我國(guó)浙江大學(xué)的流體傳動(dòng)及控制實(shí)驗(yàn)室對(duì)此進(jìn)行了深入研究，其實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)功率優(yōu)化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備多種怠速模式以及工作模式，可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需求進(jìn)行設(shè)置和選擇，模式設(shè)定完畢之后，計(jì)算機(jī)會(huì)傳達(dá)指令，此時(shí)設(shè)備電機(jī)會(huì)進(jìn)行接受，給定油門(mén)開(kāi)度，此時(shí)計(jì)算機(jī)可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)置柴油機(jī)裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)，該控制系統(tǒng)還具備節(jié)能控制模式。系統(tǒng)擬定輸出模式與實(shí)際功率之后，能夠?qū)χ鞅靡约坝烷T(mén)排量實(shí)施無(wú)級(jí)控制，令系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置始終處于目標(biāo)轉(zhuǎn)速范圍。

四、液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配與控制技術(shù)開(kāi)發(fā)重難點(diǎn)分析

當(dāng)前我國(guó)科技水平處于不斷提升的狀態(tài)，機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)的應(yīng)用范圍也更加廣泛，但是該技術(shù)當(dāng)前仍舊存在很多技術(shù)難題。首先，當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)械一體化技術(shù)在液壓技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)裝置以及PLC技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用方面還尚未成熟，相關(guān)技術(shù)人員需注重技術(shù)創(chuàng)新問(wèn)題，以便開(kāi)發(fā)出更為完善的技術(shù)類(lèi)別。其次，機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中該缺少部分必要條件，技術(shù)人員在研發(fā)期間應(yīng)借助國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，并加大科研力度，攻克技術(shù)難題。

五、結(jié)語(yǔ)

液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配及控制技術(shù)是現(xiàn)代工程機(jī)械的核心技術(shù)，其對(duì)于節(jié)約能源和提高機(jī)械作業(yè)效率作用顯著。想要做好技術(shù)研究，需要把科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)三者有效結(jié)合起來(lái)，提高工程機(jī)械的工作效率，增強(qiáng)控制能力，促進(jìn)工程機(jī)械向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。

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