小型挖掘机液压系统分析解读
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2010年8月
第38卷第16期
机床与液压
M AC H I NE TOOL &HYDRAUL ICS
A ug 2010
V ol 38No 16
DO I :10. 3969/j issn 1001-3881 2010 16 019
收稿日期:2009-08-28
作者简介:张树忠(1980 ,男,博士研究生,主要从事机电液智能控制。电话:13194874774, E-m ai:l zszgo @
1 2负载敏感控制系统(LS
20世纪80年代根据对节能的进一步要求,负载敏感控制系统(LS被提出来,其原理如图4所示,其功率损失如图5
所示。
图4 LS控制系
统原理图
图5 LS控制系统
的功率损失
比较图1、5可知, LS控制系统(闭芯实现了按系统所需提供流量,因此虽然增加了低负载的节流损失,但减少了大量的溢流损失和节流损失,故LS控制系统的效率比节流控制系统高。
163 com。
小型挖掘机液压系统分析
张树忠1
,吴文海1
,蒋道成
2
(1西南交通大学机械工程学院,四川成都610031; 2四川宜宾普什重机有限公司,四川宜宾644007
摘要:针对小型液压挖掘机的工况特点,分析并比较小型液压挖掘机节流控制系统、负载敏感控制系统以及与负载无关的流量分配系统(LUDV的功率损失和可控性,表明LUDV系统是小型挖掘机液压控制系统最佳选择。
图6为LS闭芯系统的控制特性。由图6可知:LS控制系统的控制起点与负载和流量大小均无关,调速范围较大,而控制范围则与流量大小有关。两个执行元件的负载压力分别传至各自的压力补偿阀,其中较高的压力经梭阀再传送到变量泵,控制机构使泵按需提供流量。当处于饱和状态(泵能提供足够流量且p 1、p 2相等时,两个负载流量分配取决于开口节流面积A 1、A 2,可实现复合动作,互不干扰,如图7
但节流控制系统存在大量的节流损失和溢流损失,系统效率较低、发热量大,需要较大的冷却器,见图1。
由图2可知,
多负载并联时其控制起点及控制范
图1节流控制系统
的功率分配
围与负载、流量、阀的行程都有着必然的关系,如负载压力大时,多路阀阀芯的调速区减小,挖掘机动作粗暴。图3反应了负载间的影响,在非饱和区域内(系统需求流量超过泵供油能力,低负载执行元件会降低高负载执行元件
, JI A NG Daocheng
2ຫໍສະໝຸດ Baidu
(1 Schoo l ofM echan ica lEngineeri n g , Sou t h w est Jiao tong Un iversity , Chengdu S ichuan 610031, Ch i n a ;
2 Y i b i n S ichuan Push H eavy M achinery C o , LTD , Y i b i n S ichuan 644007, Ch i n a
的速度,甚至迫使高负载执行元件停止。如图3中,
在非饱和区域高负载(25M Pa
速度迅速降低。
图2节流控制系统
的控制特性
图3节流系统多负
载间的影响
根据上述分析可知节流控制系统具有以下特点:(1控制与负载的变化有关;
(2高压、小流量时
控制范围较窄; (3负载之间相互影响; (4两个以上负载同时运动时,具有较高负载的执行元件可能会停止不动。
1小型挖掘机液压系统分析
目前小型挖掘机的液压系统主要包括:节流控制系统(包括正流量控制、负流量控制、负载敏感控制系统(LS和与负载无关的流量分配系统(L UDV。
1 1节流控制系统
节流系统,采用定量泵或恒功率泵配合三位六通旁路节流多路控制阀,结构简单、耐用,对于油液的污染不特别敏感,成本较低且技术成熟,因此目前国内仍有大量小型挖掘机采用节流控制系统。
关键词:小型液压挖掘机;功率损失;控制特性; LUDV
中图分类号:TH137 3文献标识码:A文章编号:1001-3881(2010 16-053-2
The Analysis of H ydraulic Syste m inM ini Excavator
Z HANG Shuzhong 1
, WU W enha i 1
所示。
图6 L S闭芯系统
的控制特性
图7 LS闭芯系统多
负载间的影响
当系统处于非饱和状态时,即系统需求的流量超过泵供油能力的极限时,则无法保证p 1、p 2相等(最高负载回路上p小于低负载回路上的p ,故高负载执行元件速度会迅速降低直至停止,从而使挖掘机失去复合动作的协调能力,与节流系统相似。如图7中,在非饱和区域高负载(25M Pa速度迅速降低。
Abstrac t :B ased on t he w ork i ng character i sti cs o f m i ni hydrauli c excav ator , pow er loss and contro llability of throttli ng contro l
syste m, l o ad sens i ng con tro l syste m and l o ad undependent flo w distributi on syste m (LUDV we re ana l y zed and co m pared . The result is tha t LUDV is t he best cho i ce f o r m i ni hydrau lic ex cava t o rs .
K eyword s :M ini hydraulic ex cavato r ; Powe r loss ; Con tro ll ability ; LU DV
小型液压挖掘机具有机动能力强、体积小、多功能作业等特点,适于各种土方量分散、作业范围狭窄的工况,如公路养护、园林绿化、小区建设、市政工程及农田建设等。近些年来得到高速发展, 2005年我国13t以下小型挖掘机的销量达到了11953台。在小型挖掘机的构成中,液压系统是其核心部件,既承担着能量转换的任务,又是人的肢体的延伸,以完成操作者的各种控制策略。而其能量损失和可控性是影响小型挖掘机性能的重要指标,故有必要对小型挖掘机液压系统的节能性和可控性进行研究。
第38卷第16期
机床与液压
M AC H I NE TOOL &HYDRAUL ICS
A ug 2010
V ol 38No 16
DO I :10. 3969/j issn 1001-3881 2010 16 019
收稿日期:2009-08-28
作者简介:张树忠(1980 ,男,博士研究生,主要从事机电液智能控制。电话:13194874774, E-m ai:l zszgo @
1 2负载敏感控制系统(LS
20世纪80年代根据对节能的进一步要求,负载敏感控制系统(LS被提出来,其原理如图4所示,其功率损失如图5
所示。
图4 LS控制系
统原理图
图5 LS控制系统
的功率损失
比较图1、5可知, LS控制系统(闭芯实现了按系统所需提供流量,因此虽然增加了低负载的节流损失,但减少了大量的溢流损失和节流损失,故LS控制系统的效率比节流控制系统高。
163 com。
小型挖掘机液压系统分析
张树忠1
,吴文海1
,蒋道成
2
(1西南交通大学机械工程学院,四川成都610031; 2四川宜宾普什重机有限公司,四川宜宾644007
摘要:针对小型液压挖掘机的工况特点,分析并比较小型液压挖掘机节流控制系统、负载敏感控制系统以及与负载无关的流量分配系统(LUDV的功率损失和可控性,表明LUDV系统是小型挖掘机液压控制系统最佳选择。
图6为LS闭芯系统的控制特性。由图6可知:LS控制系统的控制起点与负载和流量大小均无关,调速范围较大,而控制范围则与流量大小有关。两个执行元件的负载压力分别传至各自的压力补偿阀,其中较高的压力经梭阀再传送到变量泵,控制机构使泵按需提供流量。当处于饱和状态(泵能提供足够流量且p 1、p 2相等时,两个负载流量分配取决于开口节流面积A 1、A 2,可实现复合动作,互不干扰,如图7
但节流控制系统存在大量的节流损失和溢流损失,系统效率较低、发热量大,需要较大的冷却器,见图1。
由图2可知,
多负载并联时其控制起点及控制范
图1节流控制系统
的功率分配
围与负载、流量、阀的行程都有着必然的关系,如负载压力大时,多路阀阀芯的调速区减小,挖掘机动作粗暴。图3反应了负载间的影响,在非饱和区域内(系统需求流量超过泵供油能力,低负载执行元件会降低高负载执行元件
, JI A NG Daocheng
2ຫໍສະໝຸດ Baidu
(1 Schoo l ofM echan ica lEngineeri n g , Sou t h w est Jiao tong Un iversity , Chengdu S ichuan 610031, Ch i n a ;
2 Y i b i n S ichuan Push H eavy M achinery C o , LTD , Y i b i n S ichuan 644007, Ch i n a
的速度,甚至迫使高负载执行元件停止。如图3中,
在非饱和区域高负载(25M Pa
速度迅速降低。
图2节流控制系统
的控制特性
图3节流系统多负
载间的影响
根据上述分析可知节流控制系统具有以下特点:(1控制与负载的变化有关;
(2高压、小流量时
控制范围较窄; (3负载之间相互影响; (4两个以上负载同时运动时,具有较高负载的执行元件可能会停止不动。
1小型挖掘机液压系统分析
目前小型挖掘机的液压系统主要包括:节流控制系统(包括正流量控制、负流量控制、负载敏感控制系统(LS和与负载无关的流量分配系统(L UDV。
1 1节流控制系统
节流系统,采用定量泵或恒功率泵配合三位六通旁路节流多路控制阀,结构简单、耐用,对于油液的污染不特别敏感,成本较低且技术成熟,因此目前国内仍有大量小型挖掘机采用节流控制系统。
关键词:小型液压挖掘机;功率损失;控制特性; LUDV
中图分类号:TH137 3文献标识码:A文章编号:1001-3881(2010 16-053-2
The Analysis of H ydraulic Syste m inM ini Excavator
Z HANG Shuzhong 1
, WU W enha i 1
所示。
图6 L S闭芯系统
的控制特性
图7 LS闭芯系统多
负载间的影响
当系统处于非饱和状态时,即系统需求的流量超过泵供油能力的极限时,则无法保证p 1、p 2相等(最高负载回路上p小于低负载回路上的p ,故高负载执行元件速度会迅速降低直至停止,从而使挖掘机失去复合动作的协调能力,与节流系统相似。如图7中,在非饱和区域高负载(25M Pa速度迅速降低。
Abstrac t :B ased on t he w ork i ng character i sti cs o f m i ni hydrauli c excav ator , pow er loss and contro llability of throttli ng contro l
syste m, l o ad sens i ng con tro l syste m and l o ad undependent flo w distributi on syste m (LUDV we re ana l y zed and co m pared . The result is tha t LUDV is t he best cho i ce f o r m i ni hydrau lic ex cava t o rs .
K eyword s :M ini hydraulic ex cavato r ; Powe r loss ; Con tro ll ability ; LU DV
小型液压挖掘机具有机动能力强、体积小、多功能作业等特点,适于各种土方量分散、作业范围狭窄的工况,如公路养护、园林绿化、小区建设、市政工程及农田建设等。近些年来得到高速发展, 2005年我国13t以下小型挖掘机的销量达到了11953台。在小型挖掘机的构成中,液压系统是其核心部件,既承担着能量转换的任务,又是人的肢体的延伸,以完成操作者的各种控制策略。而其能量损失和可控性是影响小型挖掘机性能的重要指标,故有必要对小型挖掘机液压系统的节能性和可控性进行研究。