发动机功率极限控制在TRM280旋挖钻机的应用

发动机功率极限控制在TRM280旋挖钻机的应用
金第
【期刊名称】《《流体传动与控制》》
【年(卷),期】2011(000)002
【总页数】2页(P39-40)
【关键词】极限控制; 速度感应; 减压阀; 越权控制; 最佳匹配
【作者】金第
【作者单位】徐州愽汇东明机械制造有限公司江苏徐州 221004
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.3
引言
由于旋挖钻机在工作中负载的多变性，要求工程机械功率控制也要有一个相适应的控制方法来适应负载变化的需要。

从整机的经济性燃料消耗等考虑，在能满足大部分作业工况的情况下，选用发动机的实用功率一般远小于液压系统的角功率，以避免大马拉小车的现象，减少无谓的功率损耗。

但在遇到大负载的情况下可能导致发动机熄火，这样就需要一种控制系统，能自动调节变量泵的排量，在遇到超出发功机功率的工况下能自动减少发动机吸收的功率。

发动机过载时明显的征兆就是转速下降，温度升高。

利用这个特点，将速度传感器及温度传感器信号输入给负载极限控制器，通过泵的功率越权控制功能，实现发动
机的输出功率的极限控制。

只要总液压功率不超过发动机安装功率，速度降不超过参数极限值，负载极限控制将不干预；然而发动机速度降及相关参数超出了极限值，负载极限控制将干预并降低泵的吸收功率。

1 TRM280旋挖钻机
我公司开发的TRM280旋挖钻机原采用负荷传感控制，使泵输出流量根据负载的
需求，负载需要多少流量，主泵就提供多少流量，与负载压力无关，实现了功率的自动调节。

现在研发的新型TRM280旋挖钻机又加上发功机负载极限控制，在钻机实际工作
中发动机负载极限控制优先于负荷传感控制，使得变量泵的吸收功率与发功机的输出功率得到最佳的匹配。

负荷传感控制的基本原理是，变量泵的流量控制机构根据系统对流量的需求自动改变主泵的排量，使其按负载的需要提供流量，负载需要多少流量主泵就提供多少流量，与负载压力无关，没有多余流量输出，也没有溢流损失。

其基本原理是将主滑阀工作窗口（节流口）前后的压差Δp保持恒定，本系统
Δp=18 bar,根据流体力学原理，这样输出流量只与滑阀开度有关，并成线性关系。

具体原理见图1所示。

图1 没有CAN总线的LLCA负载极限控制的配置
主滑阀工作窗口（节流口，压差为Δp）前后的压力一边接泵的出口压力，另一边接负载压力；另一方面这两个压力分别引到流量控制阀的左端和右端。

压差Δp也是作用到流量控制阀两端的压差（负载压力经Ls通道传至变量泵X4口去控制流
量控制阀）。

用压差Δp去平衡流量控制阀一端预先设定好的弹簧预压力。

如果
Δp刚好等于18 bar，流量控制阀关闭，控制泵变量的变量活塞闭死，变量泵排量保持不变；如果负载发生了变化，Δp大于或小于18 bar，流量控制阀阀芯将要偏移。

变量活塞两腔始终内存一定压力，Δp大于18 bar流量控制阀阀芯左移，变
量活塞大腔回油，变量活塞左移，带动泵斜盘排量增大;如果Δp小于18 bar流量控制阀阀芯右移，变量活塞大小腔连通，活塞在差动压力作用下右移，带动泵斜盘倾角减小，从而改变变量泵的排量。

由于流量的变化，改变了主阀工作窗口（节流口）的压差，将调整流量控制阀阀芯两端的压差又等于Δp，与弹簧预压力相平衡，阀芯又重新回到关闭位置。

也就是说，负载传感是一种流量控制，它根据负载压力调节排量，使排量达到执行器的要求，流量大小只取决于主阀开口大小，通过主滑阀工作窗口的流量在压力切断值之下以及在泵的整个控制范围内与负载压力无关。

2 TRM280旋挖钻机改进
TRM280旋挖钻机，在原来的负载传感控制系统的基础上，又增加了发动机负载
极限控制，弥补了仅利用负载传感控制的不足，引入了转速感应控制方法。

发动机负载极限控制越权于负载传感控制，这样，使发动机输出功率和主变量泵的使用功率得到了良好的匹配，主变量泵可以充分发挥要求的作业功率，又避免了发动机过载熄火。

为了上述目的，现采用了力士乐公司提供的LLCA负载极限控制应用软件，该软件系统是液压系统中处理功率输出的通常的软件系统。

该系统除了采用力士乐带有减压阀的变量泵外还要配备相应的传感器，控制器和显示器，见图1及图2。

通过它自动调节变量泵的输入功率与发动机输出功率相匹配，它可以防止发动机超载而随时改变泵的最大输出功率，轴向柱塞泵得到信号将改变输出流量，从而改变最大有效功率。

为了要改变泵的吸收功率，在主变量泵上要装有电比例减压阀2，通过电气的控制来改变泵吸收的动率。

电比例减压阀接受来自带有LLCA计算机软件的RC2-2/21控制器的电信号，经电比例减压阀转变为比例压力信号X3,通过控制柱塞推动越权控制阀移动，来改变变量泵变量活塞的位置进行越权控制调节排量，从而改变泵的输出流量，实现发功机的自动功率匹配。

图2 带有CAN总线的LLCA负载极限控制的配置
本系统总的原则是：为了节能目的，泵的总安装功率要超出柴油发动机的功率。

如果负载增大，系统压力升高，发动机降速，系统检测到转速变化，由带LLCA软件的控制器控制减压阀，而减压阀优先于泵的流量控制阀的控制压力，所以它可以受控制器控制而降低泵的流量率，保证系统正常工作；反之系统负载较小，在发动机功率允许的情况下LLCA软件控制器检测到速度变化，增大泵排量，提高作业效率。

参考文献
【相关文献】
[1]LLCA Load Limiting Control Application Software Rexroth Bosch Group.
[2]“行走机械用液压及电子控制元件”产品样本 Rexroth Bosch Group.
[3]北京海林特液压工程技术有限公司 HPR-2开式变量泵.
[4]孙东坡.旋挖钻机动力头系统的功率匹配研究.中南大学.
[5]柳波等.发动机-变量泵功率匹配极限负荷控制.中南大.。