工程机械液压控制系统技术体系分析

　　0 引言

　　工程机械是一种大功率作业机械， 在连续工作过程中，其作业负荷变化较大，如装载机和推土机在铲土作业工况下，其作业负荷甚至从零突变到无穷大，这就需要发动机的输出功率能够根据作业工况及时调节，以满足大负荷下的动力性要求和小负荷下的经济性要求；工程机械一般要求多执行机构协同动作，如挖掘机装车工况需要动臂、斗杆、铲斗和回转协同动作，混凝土泵车布料时需要多节臂和回转协同动作， 多执行机构协同作业要求传动和控制系统能够对驱动部件的速度和位置进行连续可变的调节；工程机械工作过程中，即要求能够大功率输出以克服重载荷工作， 又要求能够精细动作，如起重机在吊重作业时要求大功率输出，而在吊装工况下又要求能够做微动作， 这就要求传动和控制系统具有大范围的调速区间和良好的操控性能。

　　综上所述， 工程机械的作业工况要求其传动和控制系统具有良好的动力性、经济性、作业效率、调速性和操控性。

　　1 工程机械的液压传动与控制系统分析

　　液压系统的功率形式是压力和流量。 液压泵将发动机输出的机械能转化为液压能，是液压系统的能源。液压阀对液压泵输出的能量进行调节和分配， 主要调节系统的压力、流量和方向，主要控制各个功率支流的绝对值和相对值。 液压马达和液压缸又将液压能转化为机械，驱动执行机构工作。

　　可见，通过调节液压泵的排量、发动机的转速和控制阀的开度，即可满足工程机械的各种工况要求，实现工程机械的动力控制、节能控制、作业效率控制、速度控制和精细控制。

　　2 液压系统的功率控制方式分析

　　液压系统的功率形式是压力和流量。 液压功率的公式如下：

　　W=pQ/60

　　式中 W———液压功率，单位为 kW；

　　p———液压系统压力，单位为 MPa；

　　Q———液压系统流量，单位为 L/min。

　　液压系统工作时，其压力的大小由负载决定，压力不是液压系统的固有参数。 从控制的角度来讲，压力是系统对外载荷的响应，所以，对液压系统的功率控制其实是对液压系统的流量控制。

　　下面分别分析液压泵和液压阀的流量控制。

　　液压泵的理论流量公式如下：

　　Qb=NeVb

　　式中 Qb———液压泵流量，单位为 L/min；

　　Ne———液压泵输入转速， 一般为发动机转速，单位为 r/min；

　　Vb———液压泵排量，单位为 L/r。

　　由上式可见， 改变液压泵的排量和转速都可以改变其流量，进而改变执行机构的速度，其中，通过调节液压泵转速来调速的控制方式称为变频调速， 通过调节液压泵排量来调速的方式称为容积调速。