工程机械液压系统动力匹配与其控制技术探讨

来源：核心期刊咨询网时间：2020-02-24 12:0812

摘要：摘 要：目前工程机械液压动力系统的优化及匹配是通过技术与理论相互结合的高级系统功能实现的。随着国内机电一体化的快速发展，机械液压系统动力匹配控制技术的技术水平也随之提升。本文主要围绕工程机械液压系统动力匹配与控制技术进行分析，以供参考。 关

　　摘 要：目前工程机械液压动力系统的优化及匹配是通过技术与理论相互结合的高级系统功能实现的。随着国内机电一体化的快速发展，机械液压系统动力匹配控制技术的技术水平也随之提升。本文主要围绕工程机械液压系统动力匹配与控制技术进行分析，以供参考。

　　关键词：工程机械液压系统;动力匹配;控制技术

　　《浙江大学学报(工学版)》(月刊)创刊于本学报的前身是浙江大学学报(自然科学版)，四校合并后，为了突出浙江大学的工科优势，改为浙江大学学报工学版，稿源主要来之于本校教师、学生、研究所的科研工作者。

　　一、工程液压系统动力匹配与控制技术优势分析

　　机械液压系统动力匹配控制技术的技术类型本质上归属与机电一体化，该技术能够同时连接工程机械的液压系统、PLC控制系统以及发送机装置，令这三者组成一个整体系统。实施工程机械作业的过程中，能够保证系统稳定运行。当前在大部分工程作业中，大型机械往往都需要长久持续运行，而这种机电一体化的机械控制模式，能够最大程度减少技术人员的操作压力，提升操作效率，并且大大减少操作期间存在的人为失误概率，也是因为这些显著优势，当前该技术在工程机械液压系统中得到普及。

　　二、液压系统动力匹配与控制技术设计

　　(一)单泵恒功率技术设计

　　单泵恒功率技术的设计理念具体是指，通过变量系统中的控制体系，进而控制变量泵的实际排量。在过去的工程机械作业中，机械液压系统使用的控制功率通常为恒功率，其变量设置主要是通过改变弹簧弹力来实现的。这种控制方式可以调整变量泵的流量输出，进而产生不同流量，此时系统压力指标达到第一根弹簧压力值的时候，变量泵的排量会发生变化，逐渐变小。当系统压力值等同于第二根弹簧压力值的时候，排量变化数值的函数图像会呈曲线变化。由此可以发现，当曲线变化值达到最大值时，离散值与常数是最为接近的，这对于发动机装置的功率提升具有积极促进作用，同时有效规避了过载熄火的问题。

　　(二)定量泵技术设计

　　在传统的机械液压系统设计中，对于小型机械设备的液压系统，通常使用的都是定量泵设计，此时设备的实际输出功率与流量最大值不能大于系统发动机装置的净功率。对于大型机械设备来说，在其液压系统中应用定量泵，会对系统中的大型机械泵实施限制，进而影响其功率系数，致使系数下降，此时机械整体性能会受到影响，因此该设计不能完全满足大型解机械设备的运行需求。

　　三、液压系统动力匹配与控制技术分析

　　(一)负反馈交叉传感功率匹配控制技术

　　该技术的系统控制效果相对理想，可以充分利用系统中发电机装置的运行功率。但是该技术的控制内容有限，主要负责控制系统两个主泵功率，如果控制多泵系统，那么系统中每个泵的实际工作形态会出现差异，即使令其处于相同的工作状态，也不能达到预计最大排量标准。应用该技术无法可靠调整变量泵功率，因此会影响实际功率状态的稳定性。

　　(二)总功率匹配控制技术

　　总功率匹配控制技术的控制原理为，系统中的每个泵共用一个变量体系，进而使得其流量相同，此时弹簧上的压力值等同于多泵压力值的总和。如果多泵压力值的总和等同于系统弹簧的预设数值，就会改变主泵的工作量，其变量原理与单泵恒功率的变量原理相类似。

　　(三)分功率匹配控制技术

　　分功率匹配控制技术，主要是根据泵的实际功率需求值，对发动机功率进行调整，按照标准比例，准确分配给各泵。在此种控制系统中，每个泵都设置独立变量控制机构，这些控制结构都是按照工作曲线完成实际运行作业。此种控制技术在发动机功率利用方面存在缺陷，如果系统中某个泵不需要继续工作，那么其功率无法转移利用，从而会导致功率浪费。

　　(四)交叉传感匹配控制技术

　　该技术本质上属于一种新式匹配控制技术，其研发基础建立在分功率控制技术和总功率控制技术之上。该技术结合分功率控制技术，实现了两个泵运行压力交互，进而达到预计控制目标，此外，每个泵具有独立变量系统，流量不同，当其中某个泵的功率系数减小，并且小于总功率的二分之一时，该泵功率会被其他泵转移吸收，如果两个泵出现上述情况。那么系统会自动平分这两个泵的功率系数。该项技术主要结合了分功率和总功率这两种匹配控制技术的突出优势，其控制效果比较理想。

　　(五)计算机控制功率优化匹配控制技术

　　当前随着计算机控制技术的快速发展，国内外很多企业已经将其引入到液压系统动力匹配控制技术当中，且应用效果良好。在过去大规模应用的恒功率控制系统中，其对于柴油机装置与控制系统的匹配控制相对来说很保守，油泵装置的实际输出扭矩远远小于发动机的最大输出数值，在这种情况下，如果柴油机装置性能下降，那么转速随之下降的同时很可能导致设备熄火。当前我国浙江大学的流体传动及控制实验室对此进行了深入研究，其实验台应用了计算機功率优化控制系统。该系统具备多种怠速模式以及工作模式，可以根据实际运行需求进行设置和选择，模式设定完毕之后，计算机会传达指令，此时设备电机会进行接受，给定油门开度，此时计算机可根据系统数据设置柴油机装置的目标转速。与此同时，该控制系统还具备节能控制模式。系统拟定输出模式与实际功率之后，能够对主泵以及油门排量实施无级控制，令系统发动机装置始终处于目标转速范围。

　　四、液压系统动力匹配与控制技术开发重难点分析

　　当前我国科技水平处于不断提升的状态，机械液压系统动力匹配控制技术的应用范围也更加广泛，但是该技术当前仍旧存在很多技术难题。首先，当前国内机械一体化技术在液压技术、发动机装置以及PLC技术的结合应用方面还尚未成熟，相关技术人员需注重技术创新问题，以便开发出更为完善的技术类别。其次，机械液压系统动力匹配控制技术在实际应用的过程中该缺少部分必要条件，技术人员在研发期间应借助国内外先进的检测技术，并加大科研力度，攻克技术难题。

　　五、结语

　　液压系统动力匹配及控制技术是现代工程机械的核心技术，其对于节约能源和提高机械作业效率作用显著。想要做好技术研究，需要把科研、生产、市场三者有效结合起来，提高工程机械的工作效率，增强控制能力，促进工程机械向自动化、智能化方向发展。

　　参考文献：

　　[1]王欣，刘晓永，王盼盼.工程机械液压系统节能技术综述与发展[J].中国工程机械学报，2018(03).

　　[2]杨文刚.工程机械电子节能控制技术研究电器控制设计要诀[J].工业设计，2017(10).

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