小型挖掘机

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  小型挖掘机液压控制模式研究


  小型挖掘机(整机质量13t以下)由于其体积小、质量轻、结构紧凑、灵活高效、一机多用、价格低,被广泛应用于公路养护、管道铺设、园林植树、废渣清理、小型建筑等施工中。


  小型挖掘机除完成挖掘作业外,还可通过配装不同的工作装置,完成起重、推土、压实、开沟、夯实、破碎、铣刨、割草、除雪、清扫、钻孔、装载、耙松、高空作业、绞盘等20余种作业以满足各种施工的需要。20世纪70年代,随着液压技术的成熟,小型挖掘机得到了迅猛的发展,目前世界上小型挖掘机的品牌有200余种,专业生产厂80余家,年产
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  量达80000余台。我国从1980年后开始生产小型挖掘机,从最初的3家生产厂发展到目前20余家,年产量由2000年的1100台发展到2005年的10000余台。


  小型挖掘机的作业场地大多在社区里,所以除满足可靠、节能、高效等大型挖掘机要求的性能外,还需重点突出安全、低公害(排放、振动、噪音)、美观、操作维护简单。由于作业空间的限制,必须控制精度高、灵活,所以小型挖掘机不是大型挖掘机的按比例缩小,它有独到的技术特点及性能要求。


  控制模式是挖掘机的灵魂,液压系统采用先进的与负载无关的控制模式,产品的精细化操作和舒适性可以得到进一步的加强,使产品性能更加可靠。
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  挖掘机控制模式


  挖掘机每完成一次挖掘、卸载作业,动臂、斗杆、铲斗、回转都要各自动作一次,负载、速度的不断变化以及


  复合动作的饱和性决定了泵压和排量的不断变化,所以挖掘机要通过机电液控制来满足不同工况的要求。


  1.1 电控模式


  电控模式的典型代表是日本日立公司生产的挖掘机。它采用泵阀控制(PVC)和发动机控制(EC)2个微处理控制器。采用高速开关电磁阀、负载传感控制阀、可变压力补偿阀、比例电磁阀、压差传感器等技术,将负载、速度及工况等信号传递到微处理器,处理后的指令通过控制器输给各控制电机、电磁阀等,对发动机、液压泵和阀进行精确控制,使挖掘机的动作、速度等与工况、负载相适应,实现了挖掘机全部动作的精确控制及发动机输出功率与负载需求的匹配,能量损失大为减少。由于采用了全电脑控制,自动化程度和效率更高,但发生故障时,尤其是液压系统发生故障时较难排除。


  1.2 电液联合控制模式


  电液联合控制模式的典型代表是日本小松公司生产的液压挖掘机。其参数的采集(信号输入)和控制(信号输出)是由微机系统和液压系统共同完成的。发动机的输出功率 、转速、主泵功率的设定 (与发动机功率相匹配)均由微机系统来控制 ;主泵的排量由液压系统来控制。微机系统和液压系统各自独立 ,一个系统出现故障不影响另一个系统的工作, 如当电子系统出现故障时, 将动力装置设置在某一挡位 ,挖掘机仍正常工作 。此外, 该系统还配有自诊断功能 ,对整机的工作状态进行瞬时检测 ,为故障诊断提供了方便 。
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  1. 3 液控模式


  典型的挖掘机液压控制模式有正流量控制 、负流量控制和与负载无关的控制 3种 。


  1. 3. 1 正流量控制


  正流量控制模式是指主泵排量与控制压力成正比。控制压力为零时 ,执行元件不工作 ,主泵的斜盘角度很小 ,排量很低 ;当操作手柄动作时 ,系统的先导压力由小变大 , 控制压力同时作用于主泵的变量机构和换向阀的一端 ,则主泵排量增大,执行元件的运动速度变快。正流量控制模式是在控制回路中建立起与操作手柄偏转量成正比例的压力来控制换向阀的位移和泵的排量。这种控制模式最大优点是节能 ,实现了主泵按照执行元件实际需要(速度快慢)调整排量, 不需溢流 。


  1. 3. 2 负流量控制


  负流量控制模式是指主泵排量与控制压力成反比 。液压油在经过换向阀回油箱前增加一个节流阀 ,根据节流阀前的压力大小来调节主泵排量 。当换向阀回油量大时, 控制油路的压力升高, 主泵排量减小, 反之 ,主泵排量增大 。执行元件动作的快慢, 由操作人员操纵先导滑阀决定 , 先导滑阀的控制压力决定换向阀开度, 换向阀开度决定了回油量的大小 ,进而控制了泵排量 。比正流量控制更加精细 。


  1. 3. 3 与负载无关的控制


  与负载无关的控制模式是指执行元件的速度不受负载压力、主泵排量的影响 ,仅仅取决于先导滑阀的行程 。这种控制模式将节流压差设定为恒定值, 对执行元件的流量实行压力补偿自动控制。该模式最大特点是动作有较好的柔和性, 无论负载多大 ,只要滑阀开启面积一定 ,则执行元件的速度基本维持不变,故称为与负载无关的液压控制模式。


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