正流量控制挖掘机简介

正流量控制挖掘机简介

0．概述

目前，国际上主流挖掘机普遍采用负流量液压系统，负流量控制系统能够实现液压系统流量的动态匹配，但具有响应时间较长、流量波动较大、可操作性差等缺点。近年来，随着液压控制领域的技术进步，实现挖掘机液压系统流量正控制已成为可能.。

1．正流量控制系统挖掘机简介

正（比例）流量控制系统即受控对象的输出信号与输入信号成正比，输出信号的强弱根据输入信号的强弱按照某一固定比例进行变化。图1对这种比例关系进行了示意。在左边的输出特性曲线图的有效输出段，y o=C(x i- x0)，其中y o为输出信号，x i为输入信号，x0为输入信号从死区段跨越到有效输出段的临界点时的输入信号值，C为比例因子。

图1. 正（比例）控制系统方块图及正（负）流量控制系统输出特性曲线图

示意

我们所说的“正流量控制系统”，其受控对象是主液压泵，输入信号x i是电磁比例阀的电信号，输出信号y o是主液压泵的排量。由于输入信号x i的采样点在先导控制阀的输出端（通过压力传感器采集二次压力值），所以正流量控制系统具有以下特点：

⑴.主液压泵的排量与先导操作阀输出的二次压力值成正比。

⑵.主控制器根据先导二次压力值及其变化趋势判断执行元件的流量需求及

变化趋势，并据此对主液压泵排量实施调节，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”。

⑶.各执行元件单独动作时的速度由主液压泵的输出流量决定；复合动作时

总流量由主液压泵的输出流量决定，相对速度由操作阀阀芯的旁通阻尼

分配。

该系统相对负流量控制系统中位流量损失小，相对负载敏感系统可靠性高。

2．正流量控制系统与负流量控制系统的区别

正流量控制系统与负流量控制系统的区别，主要在于负流量控制系统输入信号x i的采样点在操作阀的中位流量输出端，相对于操作阀的主油路来说是旁通回路。由于输入信号x i的采样点不同，造成了负流量控制系统的输入信号x i与输出信号y o是成反比的。因此两者所对应的电控程序也完全不同。正（负）流量控制系统的采样点示意如图2所示。

图2. 正（负）流量控制系统采样点示意图

3．正流量控制系统优势

由于正（负）流量控制系统的采样点和控制程序的不同。所以正流量控制系统机型具有以下优势：工作效率提高了8%左右，能耗下降了10%左右，动作的响应速度快，操作舒适性和动作平稳性有较大提高。

正流量控制系统采用川崎原装KPM控制器对整机进行新型电气—液压控制，通过发动机油门位置回馈、发动机转速监控、功率极限调节等电控手段（ESS 控制）和主液压泵正流量控制、直线行走比例控制、回转优先比例控制、铲斗合流比例控制等液控手段（HSS控制），使发动机功率与液压泵功率实时匹配，实现主机输出功率对外负载的计算机动态跟随控制（CDCS），达到挖掘机—外负载操作系统的最优控制，是挖掘机动力性和经济性的完美结合。

4．正流量控制系统特性介绍

正流量控制系统的挖掘机是公司之前生产的负流量控制系统挖掘机的升级换代产品，同时也是公司针对国际著名挖掘机厂家近期推出的最新产品而做出的一项应对措施。新机型采用国际最先进的液压、控制技术，同时博采众挖掘机厂家之长，其创新点主要体现在“四新”：新动力系统、新液压系统、新控制系统和新外观造型上。

新机型是公司自主研发的新一代智能化挖掘机，拥有完全自主知识产权。新机型的核心技术主要分布在动力系统功率动态匹配、负载功率自适应控制、操作阀可变智能合流控制、挖掘机电子节能控制等技术领域，具体包括：

1)主液压泵排量正控制：通过测量先导控制阀输出口的二次压力值，确

定各执行元件流量的需求情况。通过控制器，对主液压泵的排量进行

调节，使得主液压泵的输出流量满足各执行元件对流量的需求；

2)操作阀智能合流控制：根据挖掘机不同工况对操作阀芯开度进行比例

合流控制；通过设定动臂提升对铲斗挖掘优先，回转对斗杆优先等功

能，实现流量的合理配置，使整个挖掘操作更加高效；新增加的动臂

提升对铲斗挖掘优先功能使得在进行挖掘操作时，动臂与铲斗动作之

间配合的协调性得到了较大的提升；

3)智能破碎锤控制：对主流破碎锤工作参数实现自动匹配；

4)作业模式在线识别：控制器在线识别当前作业模式和工作参数；

5)计算机动态控制（CDCS）：对发动机功率和操作阀流量分配进行动态调

节；

6)故障智能诊断技术：通过状态监测对挖掘机常见故障进行智能诊断；

7)负载实时计算技术：控制器实时计算外负载的功率需求；

8)模糊油门控制技术：对发动机油门开度进行模糊控制和调节；

9)发动机最高转速控制技术：限制发动机空载最高转速，降低能耗和噪

音；

10)新型自动怠速控制技术：改进的自动怠速方式，更节能；

11)动力系统功率自适应控制：根据用户的速度要求和土壤状况调节功率。

5．正流量控制系统挖掘机的持续改进

(1).控制器和控制软件的自主开发:为尽快掌握核心技术，正在进行具有自主知识产权的新控制器和控制软件的开发；

(2).主液压泵排量增大：提升了整机的工作效率；

(3).系统工作压力提升：增大整机的挖掘能力；

(4).使用加长型手柄：提升了整机的微动性能和操作的舒适性；

(5).增加单向节流阀，减缓先导管路中的液压冲击：使得整机操作更加平稳；

(6).回转优先功能由液压控制升级为电气控制；

(7).铲斗合流功能由液压控制升级为电气控制。