??? 3.工程機械的液壓傳動與控制系統分析
? ? 在液壓系統取得能源時,我們要把發動機輸出的機械能在液壓泵的作用下轉化為液壓能。液壓閥會調節及分配液壓泵輸出的能量。同時液壓閥也會調節以及控制系統的壓力、流量和方向。另外,液壓閥還控制功率支流的絕對值以及相對值。
? ? 機械能在被轉化為液壓能后,為了滿足操作機械工作的目標,液壓馬達和液壓缸又會把液壓能轉化為機械能。我們要調節液壓泵的排量以及發動機的轉速和控制閥的開度來實現對工程機械的動力、節能、和作業效率的掌控。
? ? 4.液壓系統的功率控制方式分析
? ? 液壓系統的功率形式為壓力和流量,其用公示表示為: P0= pq /60,在式中,P0為液壓功率; p 為液壓系統壓力; q 為液壓系統流量。
? ? 液壓系統工作時,它壓力的大小由其負載的大小所決定,所以液壓系統中本來就有的參數不包括壓力,它只是載荷的一種表現,而液壓系統的流量才是能夠掌握液壓系統功率的。所以,我們針對液壓泵以及液壓閥的流量控制分別作了下述說明。
? ? 在液壓泵流量公式: q0= V.n中 ,q0為液壓泵流量; n 為液壓泵輸入轉速; V 為 液壓泵排量。只有其流量發生變化,它的機械速度才會跟著變化,從公式中可以知道,改變液壓泵的排量及轉速來控制流量的改變。假如運用液壓泵轉速對其調節,稱其為變頻調速,假如運用液壓泵排量進行變速,稱其為容積速調。
? ? 在工程機械的工作途中,因為外在負荷變化導致發動機的轉速不穩定,但是柴油機的轉速一般要求相對穩定,假如旋轉速度不穩定,一定要用別的方式對其控制。所以,在控制液壓泵的流量時,假設其轉速穩定,對液壓泵流量進行控制。液壓閥會對液壓泵輸出的流量二次調節。在工程機械中,可變液阻實際上還包括比例控制閥,并聯液壓回路的泵側的壓力是一樣的,并聯液阻的絕對值以及相對值決定了各支路的流量,然而此處的并聯液阻是由液壓閥構成的。
? ? 液壓閥的流量由其的開度以及閥的壓降所決定,然而外在的負載是液壓閥的壓降的決定性因素,此外在的負載是很難掌握的,所以要實現對液壓閥流量的控制,就要掌握液壓閥的開度。但是,由于不穩定的外在負荷因素,液壓閥壓降也發生相對較大的變化,引起的誤差也很難掌握,此誤差很大,同時,由于液壓閥壓降還跟機械裝置的姿態以及工作環境有關系,使用其他方式也很難控制其壓降的變化。因此假如我們要通過開度對液壓閥的流量進行控制,導致控制執行機構的速度以及位置都不是很好。
? ? 5.液壓系統的流量控制方式
? ? 經上所述,只有對液壓泵的排量和液壓閥的開度進行調節,也就是所謂的泵控調速和閥控調速,才能實現對液壓系統的流量控制,泵控調整速度途中,液壓系統沒有流量以及功率的損失,泵控調速通過改變液壓泵排量完成的,在調節液壓泵的斜盤傾角時,推動斜盤、柱塞等原件以及摩擦副要有相應的時間。
? ? 我們只有改變并聯回路間的相對液阻,才能促使閥控調速實現對流量的控制,當中大多數流量對外做功,多出來的流量要回到油箱,這些多出來的流量就是被浪費的流量。足見閥控調速沒有泵控調速的經濟性能要好。但是,在改變液壓閥的開度時,通過將電磁鐵推動閥芯就能實現,況且,閥芯的質量沒有液壓閥的運動質量大,所以液壓閥的反應速度會相對快些。
? ? 在工程機械中,液壓閥電磁鐵的響應頻率為10 Hz上下,高速電磁鐵的響應頻率要比20 Hz大很多,足以見得此兩種控制方式的優勢互補。我們把兩者的優點結合在一起,會是一種很好的流量控制方式。現如今,采用液壓泵以及比例閥結合在一起的方法對先進的工程機械液壓系統的流量進行控制,形成優勢互補,在液壓系統作業時,第一是變量泵根據工作需求來確定第一次排量,第一次排量要超過需求的流量20 L/min 以上,其次,比例閥針對流量來二次修正,達到對速度控制。目前,負流量控制、正流量控制以及負載敏感控制都是泵控以及閥控的方式。
? ? 通過分析可知,要實現對工程機械液壓系統的功率控制,主要是對液壓系統流量進行控制,通過控制液壓泵的排量和液壓閥的開度,從而實現對流量的控制。而目前比較好的液壓控制方式是結合了泵控和閥控的優點,實現操作的經濟性和快速性。但是,工程機械中液壓泵的排量因為是開環控制,排量的精度不高,而比例閥的流量控制精度受壓力的影響比較大,可見泵控和閥控結合的控制方式在速度和經濟上有不錯的效果,但是在經濟性上還存在缺陷,這也是以后工程機械液壓系統發展的方向。
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