挖掘机不同控制方式的比较

挖掘机各种控制方式的比较（基础）

1、正流量控制的问题

在我们常见的挖掘机中，除了小松使用LS控制外，大部分都使用负流量控制。近年来有部分的公司推出正流量控制，并且如此这般地说正流量有诸多好处，那么正流量真的有那么神吗？让我们在下边以川崎K3V系列为例来分析一下挖掘机上液压泵地控制原理：

挖掘机上为了更有效地利用发动机的功率通常都采用恒功率变量泵，所谓的恒功率变量泵通俗一点说就是泵的压力与泵的流量的乘积是一个常数，如果这个数值大于发动机的功率时就会出现我们常说的憋车。所以每个设计者就其设计思想来说，都必须是使整个液压系统的功率无限接近发动机的功率而又绝对不能大于发动机的功率。

挖掘机的恒功率控制：在挖掘机的恒功率控制上分为两个部分:一是泵内部的功率控制:他是根据本泵的输出压力和他泵(另一个泵)的输出压力对泵的排量

进行的控制,当压力升高时,泵的排量随之减小;当压力降低时,泵的排量随之增大;如果系统的压力低于先导压力时则引入先导压力对其排量进行控制.无论是对于正流量还是负流量,就此一部分而言,不管是从理论上还是从结构上都没有什么不同,也就是说在此部分没有什么正流量和负流量之分.这是液压泵恒功率控制的主体,在此不作讨论.二是外部信号对泵的功率的控制:这里说的外部信号是指先导

操作系统,主压力系统,发动机系统等等等等一切与泵的功率控制有关的信息的综合.在负流量中是负压信号和其它信号的综合,在正流量中是正压信号和其它信号的综合.这两个其它信号也没有什么不同,关键就在于负压信号和正压信号的区别. 我们知道,在挖掘机上,各执行元件的速度会随操作手柄的行程的变化而变化,液

压系统会根据这种变化对其排量进行控制（正负控制的缺点），负流量和正流量的区别就在于这种变化的信号采集位置的不同.

信号的压力值就会越小;反之如果手柄行程越小,对应的二次先导压力也会越小,由二次先导压力控制的主阀芯的开启度也会越小, 与之对应, 主阀芯的开

启度越小,主油路分向执行元件的油越少,执行元件的速度就会越慢, 通过中位流经负压信号发生装置的油就越多,负压信号的压力值就会越大.液压泵根据负压信

号的压力值的大小来对其排量进行控制.这就是负流量控制.他的信号采集点是主油路中主控制阀的出口处.

正流量:在正流量的主控制阀上没有负压信号发生装置,他的信号采集于二次先导.其它部分与负流量没有什么区别.

与负流量相比正流量为什么操作敏感性好:由于负压控制的信号采集点在主挖掘阀的出口处,只有主控制阀有动作时此负压信号才会发生变化,从而使泵的排量发生变化,这就使得液压泵的控制永远滞后于主控制阀的控制.

而在正流量中,由于泵的控制信号采集于二次先导压力,此压力信号同时发送液压泵和主控制阀,这就是使的两者的动作可以同步进行.这就是“与负流量相比正流量操作敏感性好”的主要原因.

与负流量相比正流量为什么节油:在负流量控制的液压系统中,负压信号的压力大约是5MPa到6MPa,此压力只用于产生负压信号;而正流量控制的液压系统中,由于没有此装置,他的回油压力仅仅是背压(一般在0.5MPa左右),这就减少了一个不必要的功率损失,从而使的正流量的挖掘机在完成同样工作量的情况下一定比负流量控制的挖掘机省油.

正流量控制系统是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：操纵手柄的先导压力不仅控制换向阀，还用来调节油泵的排量。执行元件不工作的时候，油

泵上没有先导压力，斜盘摆角最小，油泵只输出少量的备用流量。操纵先导手柄，则液压先导回路中建立起与手柄偏转量成比例的压力来控制换向阀阀芯的位移和泵的排量。油泵的流量和由此产生的执行元件的工作速度与先导压力-控制压力成正比例。负流量控制系统，也是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：按主操纵阀回油量的大小即主操纵阀阀后节流孔前建立相应的控制压力调节主油泵的排量。主油泵的排量与该控制压力成反比。正流量液压系统对于一些业内人士来讲可能比较陌生，其主要特点是主泵的排量与先导操作手柄输出的信号压力成正比。主控制器根据先导压力信号及其变化趋势判断执行器的流量需求及其变化趋势，并据此对主泵排量实施调节，以使系统的流量供应能够动态跟随执行元件的流量需求，实现系统流量的实时匹配，达到“所得即所需”。该系统相对负流量系统中位流量损失小，相对负载敏感系统则可靠性高，复合动作更节能。该系列机器比其它机型工作效率提高了8%左右，能耗下降了10%左右。

负流量控制系统是指液压泵输出油液通过操纵阀(换向阀)阀杆的控制将油

分成两部分：一部分去液压缸或液压马达，是有效流量，另一部分通过阀中位回油道回油箱，为浪费的流量。为控制这部分浪费流量，使它保持在尽可能小的范围内，在操纵阀中位回油道上加一个节流孔，通过节流孔产生压差，将节流口前压力引至泵排量调节机构来控制泵的排量。通过节流孔的流量越大，则节流口前先导压力越大，泵排量越小。泵变量机构的控制压力(先导压力)与泵排量呈反比关系，故称为负流量控制。这种控制方式能减少流量损失

2．中心开式负荷传感系统原理

图1表明中心开式负荷传感液压系统(OLSS)的原理。图2是主泵工作

的特性曲线，泵在一定转速下，工作点无论在哪条曲线上，它的纵、横坐标

分别是压力和流量，两者的乘积就是功率。

图1中所表示的操纵阀是大为简化了的多路阀示意图，它由先导或机械手柄、踏板控制其开度。阀芯在中位时，其中心油路是开放的，主泵回油从此通过，故称之为“中心开式”。手柄、踏板开度增大时，阀芯A口、B口开度也按比例增大，工作油量增多，使阀中心开度减小、回油量减小；反之，回油量则增大。射流传感器(以下称射流阀)装于多路阀回油路的末端，主阀开度越小，则回油量越大，射流阀的进、出油压差就越大，其输出压差(Pd-Pb)也越大；反之，此压差就越小。在主泵上还装有负流量控制阀(NC阀)，当Pd-Pb压差增大时，它的开度就减小，使控制泵油压Pi减小、主泵输出功率减小；反之，输出功率增大。

该系统在发动机带动主泵空运转时，全部液压油通过主阀中心及射流阀回油箱，此时射流阀进、出油压差最大，输出压差Pd-Pb也最大，NC阀开度最小，控制泵的油压受到最强的节流，输出油压Pi最小，主泵伺服缸驱使主泵输出最小流量。当人为操作控制手柄、踏板满负荷工作时，情况与以上相反，主阀回油量最小，主泵输出最大功率(见图2)。当中度负荷工作时，控制主阀开度不大，主泵输出功率介于上述两种情况之间，按与其开度相适应的特性曲线工作(主阀开度大小决定工作的那条曲线)，以节省能量。