电控全液压双回路驱动系统分析

　　电控全液压驱动系统即电控液压泵-马达驱动系统,它集电子控制、信息处理、传感器和电液转换等技术于一体^{[1, 2]}。目前,电控全液压驱动系统已普遍应用于履带式行驶系统的工程机械,如推土机(推耙机)、履带式装载机、挖掘机等,在叉车和滑移式装载机上的应用也非常广泛。

　　1 系统的组成及动力传递

　　电控“双泵-双马达”驱动系统是电控液压泵-马达驱动系统中的一种驱动形式,它采用两套完全独立的相同的液压驱动回路。CATD3G/D4G/D5G推耙机双回路驱动系统包含两套互相独立的相同的液压驱动回路:前泵、左马达液压驱动回路和后泵-右马达液压驱动回路。它们的动作分别决定着推耙机的前进、后退、加速、减速、转向、制动以及制动过程中的动力传递配合等功能。这两套液压驱动回路同时受一个电子控制装置(electronic control module, ECM)控制。图1为推耙机电子控制全液压双回路驱动系统组成及控制框图,图2为其动力传递路线^[3]。

　　2 速度控制方式

　　推耙机电控全液压双回路驱动系统的控制核心是ECM。ECM通过接收和发送脉宽调制信号(pulse width modulated,PWM)控制全液压双回路驱动系统的动作,实现推耙机行驶过程中前进、后退、加速、减速、转向、制动以及制动过程中的动力传递配合等功能。脉宽调制信号是一种具有固定周期(频率)、占空比可调的数字信号。在CATD3G/D4G/D5G中其脉宽调制信号频率为500Hz。

　　双回路全液压驱动系统的速度控制方式采用的是闭环控制方式。图3为其速度控制框图。

　　在推耙机电控全液压双回路驱动系统中,推耙机速度控制通过速度选择按钮、减速踏板和应急制动踏板进行操作控制。推耙机速度选择按钮包括一个加速按钮和一个减速按钮,每按一次加速或减速按钮,就是扩大或缩小推耙机最大行驶速度的设定。推耙机速度控制的过程如下:司机通过操作手柄上的速度选择按钮向ECM传输速度选择按钮的信号,减速踏板和应急制动踏板则向ECM传输占空比变化的脉宽调制信号。ECM根据这些调控信号,通过其内部CPU的运算,向柱塞泵和柱塞马达的伺服电磁阀发送占空比随调控信号变化的脉宽调制信号,使柱塞泵的斜盘倾角和柱塞马达的柱塞行程随调控信号变化,调节柱塞马达的转速,从而调节推耙机的行驶速度。随着马达转速传感器信号的连续反馈,ECM对柱塞马达的转速进行持续调节,直到达到操作司机的要求,并且两侧马达的转速在直线行驶时始终保持一致。

　　在减速时,ECM控制优先调节柱塞马达的柱塞行程,当柱塞马达的柱塞行程最大,推耙机的行驶速度仍需继续下降时,ECM就向柱塞泵的伺服电磁阀发送占空比变化的脉宽调制信号,使柱塞泵的斜盘倾角变小直至为零,调节泵的出口流量,使马达的转速发生进一步的变化,达到所需要的推耙机行驶速度。在选择了推耙机行驶速度的情况下,通过ECM的持续调节,左右液压驱动回路始终保持与发动机转速一致的最大液压驱动力,减少功率损耗。