负载敏感泵的变量响应特性对挖掘机性能的影响

关键 词 ： 负载敏 感 ； 态 测 试 ； 动 变量 特 性 ； 阻尼 ； 空 吸
中图分类号 ： ｎＢ
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０６ ４ １ （０ １ ０ － ０ ６ ０ １０ － ４４ ２ １ ）３ ０９ － ３
Ｍ ｏ Ｙｏ —ｙ ｕ— ｕ
’ １ ｍｐａ ｔｏ ａ ｉ ｂ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｃ Ｉ ｅｉ １ ｃ ｆｖ ｒ ａ ｌ ｅ ｐｏ ｓ ｈａｒ ｃ ｅ ｓｉｓ ｏ ｏ ｄ ｅ ｓｔｖ ｍ ｐ ｏｎ ｅ ｃ ａ ｏｒ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｆｌ ａ ｓ ｎ ｉ ｅ ｐｕ ｉ ｉ ｘ ａｖ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎｃ
（ ｙ ｒｕｉ ｔ ｈｏｏｙｉ ｔｕ Ｇ ａｇ ｉ ｕｈｉ ｅｖ ｄ ｓｙＣ ． Ｄ Ｙｌ ｕ ｎｘ ５ ７ ０ ，Ｃ ｉ ） Ｈ ｄａｌ ｃ ｎｌ ｓｔｔ ｃｅ ｇ ｎｉｅ ｕｎｘ ｃａ ｈａｙｉ ｕｔ ｏ ， Ａ， ｕ ｎＧ ａｇ ｉ ３ ０５ ｈ ａ Ｙ ｎ ｒ ｉ ｎ
ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｌ ｅ ｏ ｕ ． Ｆ ｏ ｌａ ｅ ｓｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｌ ｆ ｍｐ ｏ ｈ ｆ ｐ ｒｍ ｏ ｄ ｓ ｎ ｉ ｖ ｈ ｏｙ，ｔ ｅ ｆｃｏ ｓ ｗ ｉｈ ｉ ａ ｍ ｏ ａｉ ｌ ｓ ｏ ｓ ｈ ｒ ｃ ｅｉｔ ｓ ｏ ａ ｉ ｈ ａ ｔｒ ｈ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｖ ｒ ｅ ｒ ｐ ｎ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｉ ｆｌ ｄ ｂ ａ ｅ ｓｃ ｏ ｓ ｎ ｉ ｖ ｕ ｐ ａ ｄ ｔ ｅ ｋ ｙ ｉｓ ｅ ｅ ｄ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｃ ｒ ｆｌ ．Ｉ ｐ ｏ ｉ ｅ ｒｃ ｃ ｌｓ ｐ ｏ ｔ ｏｅ ｃ ｖ ｔ ｒｈ ｄ ａ － ｅ ｓ ｅｐ ｉ ｔ ｍ ｎ ｅ ｓｕ ｓ ｎ ｅ ｂ ｏｉ ｄ ａ ｅａ ａｙ ｅ ａｅｕｌ ｈ ｏ ｃ ｙ ｔ ｒ ｖｄ ｓｐ ａ ｔ ａ ｕ ｐ ｒ ｔ ｘ ａ ａｏ ｙ ｒ ｉ ｎ
１ ３ ４． ，． ５３ １． ｅ３
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｄ ｓ ｎ ｉ ｖ ； ｙ ａ ｃ ｔ ｓ ｎ ；ｖ ｒ ｂ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ；ｄ ｐｎ ；ｓ ｃ ｍｐ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ：ｌ ａ ｅ ｓ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｔ ｇ ａ ｉ ｌ ｈ ｃｅ ｔ ｓ ａ ｉ ｇ ｕ ｋ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ａ ｒ ｉ ｉ ｍ
响应 时间 阶段 开始 和结 束两个 点 的数据 。
Ｐ ａ
３１ ０
家 的泵 匹配力 士乐 的多 路 阀 ， 测 同一个 动作 ， 检 以此 作 为对 比分析 的基 础 。
Ｉ ＿ｉ ／ ｎ
１ ０ ５
Ｏｊ ｐＩ ｙ Ｍ ｉｒ ｐ ０ ・ ａ Ｉｌ ＝ ｈｉ
： 响应时 间 ：
应 用 与 试 验
・
机 械 研 究 与应 用 ・
负 载 敏 感 泵 的 变 量 响 应 特 性 对 挖 掘 机 性 能 的 影 响
莫有瑜
（ 西 玉 柴重 工 有 限公 司 液压 技 术 研 究 所 ， 西 玉林 广 广 ５７０） ３ ０５
摘
要： 负载敏 感 系统 泵 的 变量 响 应 特 性 直接 关 系到 挖 掘 机 的 整 体 匹配 性 能 优 劣 ， 量 响 应 速 度 的 快 慢 影 响 各 动 作 变 的协 调 性 以及 泵 的寿 命 。从 负栽敏 感 系 统 原 理 出发 ， 致 分 析 影 响 负 载 敏 感 泵 的 变 量 响 应 因素 及 需要 注 意 细 的 关键 性 问题 ， 为挖 掘 机 液压 件 的 国产 化提 供 实践 支 持 ， 少 国产 化液 压 件 和 系统 匹配 的 进 程 时 间 。 减
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｖａ ｉｂｅ ｒｓ ｏ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ａ ｅ ｓｔ ｅｓ ｓｅ ｐ ｍｐ ｉ ｄ ｒｃｌ ｅａｅ ｏ ｔ ｅ ｏ ｅ ａｌｍａｃ ｉｇ ｐ ｒ ｒ ｒａ ｌ ｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ａａ ｔｒ ｉ ｆ ｏ ｄ ｓ ｎ ｉ ｖ ｙ ｔｍ ｕ ｓ ｉ ｔ ｒ ｌｔｄ ｔ ｈ ｖ ｒ ｌ ｓｃ ｌ ｉ ｅ ｙ ｔｈ ｎ ｅ ｆ ｍ－ ｏ ８ｌｅ ｑ ａｉ ｆ ｘ ａ ａｏ ，ａ ｄ ｈ ｗ ｔ ｅ ｓ ｅ ｆ ａ ａ ｌ ｅ ｐ ｎ ｅ ｑ ｉｋ ｙ ｏ ｌｗ ｙ ｉ ａ ｓ ｆ ｃ ｎ ｈ ａ ｈ ａ ｔ ｎ ｃ ｏ ｄ ｎ － Ａ ｕ ｌ ｙ ｏ ｃ ｖ ｔｒ ｎ ｏ ｈ ｐ ｄ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒｓ ｏ ｓ ｕｃ ｌ ｒｓ ｌ ｓ ｌｏ ａ ｅ ｔ ｇ ｔ ｅ ｅ ｃ ｃ ｏ ｏ ｒ ｉ ａ ｔ ｃ ｔ ｅ ｅ ｖｉ ｏ ｉ ｉ
的数据 点 显示 的是 斗 杆 大 腔进 油 响应 时 间 阶段 开 始
２ ｛｜ ，
— “
Ｉ
… … … ｊ … … 一… … ｊ
１蘸 一～ 专…… ３ ． …… ｜一 ， － 一 ｛ ： ｜ ＿ 二＝ － ＝ ～ ｌ …＝ 一 。 …
Ｊ ｆ ｆ
响应蚵县 ｉ
＝ 一 ． 、 ． １ ｉ
． …
ｊ
ｉ ！
．
‘ — —
’ ‘
力与 流量 范 围 ， 中 Ｐ Ｐ 、 ４ 其 Ｐ 、 ，Ｐ 的纵坐 标 范 围都 是
３ １ａｄ ． Ｐ ，。的纵 坐标 范 围是 Ｉ３ ａ ．Ｐ 。 力 士 乐系统 的动态测 试 状态 图如 图 ２所 示 ， 面 下
图 １ 泵 控 原 理 图
负载敏 感 系统 ， 复合 动 作 时 采 用 压 力 补 偿 阀 与 Ｌ Ｓ反馈 信号 自动 调 节 各 补偿 阀开 口 ， 到按 需 流量 起
分配 的作用 ， 动作 不存 在这 方 面 的 影 响 。为此 ， 单 从
泵的 Ｌ Ｄ Ｕ Ｖ控 制原 理结构 出发 如 图 １ 所示 ， 笔者 将关 注点 主要放在 了泵 变量机 构 的单 向节 流 阀上 ， 流量控 制 阀只影 响变 量油路 的切换 以及最小 排量 的设定 ， 它
ｌ
５ ／ｊ
’ ２
．
＝ ； ＿ １
Ｓ
是从测 试 过 程 中采 集 放 大 的单 个 动 作 循 环 （ 杆 收 斗
一
－
２
３ ０
斗杆 放 ） 。
－
动 态 测试 曲线 图 中对 应 符 号 分 别 为 ： 泵 出 口 Ｐ（
压力 ， １ ， ２ Ｌ 线 ） Ｐ （ Ｓ反 馈 压力 ， ２ ， ， 斗 杆 大腔 压 线 ）Ｐ（ 力 ， ３ ， 斗 杆小 腔压 力 ， ４ ， 泵 出 口流 量 ， 线 ）Ｐ（ 线 ）Ｑ（ 线 ５ ，。泵 反 馈 处 压 差 Ｐ 一Ｐ ， ６ ， 态 图横 坐 ）ｄ（ ２线 ） 动
２ 原 因 分 析
挖 掘机 工作装 置 各单动 动作过 程 中出现吸空 、 掉 头、 动作 先慢 后快 等 现象 主要 跟 流量 、 阀背 压有 直 接 关 系 ， 由于 动 臂 提 升 过 程 中 同样 存 在 先 慢 后 快 现 但
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ６ ２ １—４ ０
的配合精 度不会 引起 油路切 换 的时 间 ， 除非 卡 阀 。因
・
机械研 究与应 用 ・
３ 对 比试 验
对 比试 验条 件如表 １ 示 。 所
ｈｍ
结果 ， 这种方式也可以证 明 反馈信号对故障引起
有无影 响 。从 理论 上 分 析 出 单 向节 流 阀与 变 量机 构
的配合 要 点 。
表 １ 试 验 条件
在 同一 台挖 掘 机 上 同一 发 动 机 ２ ２ ３ １ ０ ２
．
、Ｉ
●
Ｉ
●
．
、
，
４ 动 态 测 试
在测 试 过 程 中， 复 操 作 执 行 单 个 动 作 ， 反 用 Ｈ ｄｏ ｃ ｉｋ动 态 测试 系统 采 集整 个 操作 过程 ， ｙｒｔ ｈ ｅ ｎ 以下
！
●
—、 ｌ
‘ 。 。。 ’’
ｌ ａ ｔ ｆｔ ｅ ｌｃ ｌ ａ ｉｎ，ｃ ｎ ｒ ｄ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｆｌ ａｉａ ｏ ｙ ｒ ｕｉ ａ ｔ ａ ｄ ｍａｃ ｙ ｔｍ． ｉ ｐ ｒ ｏ ｏ ａｉ ｔ ｃ ｓ ｈ ｚ ｏ ａ ｕ ｒ ｓ ｉ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｃ ｏ ｌ ｔ ｎ ｈ ｄ ａ ｌ ｐ ｒ ｎ ｔ ｈ ｓ ｓｅ ｚｉ ｃ ｓ
定 ， 流量不 足 的 问题 主要 还 是 受 泵 排量 的影 响 。 引起 泵 的变 量响应 速度特性 直 接影 响到 系统构建 的快 慢 。
压 同行 的关 注 。 由于负 载 敏感 系统 是 一种 广 泛应 用 于挖掘 机 的液压 系统控 制方式 ， 系统 一般 由一个带 负
荷传感控制的液压泵供油 ， 具有结构紧凑、 节能省油、 复合动 作协 调性 高 等 特点 。由于 具 有 比较 多优 点 以
及 应用 历史 比较久 远 ， 系统 也是 国 内争相模 仿 和制 该
造的对象。目前国内对挖掘机液压件基本上是全盘 照搬进 口件结构 ， 由于部件生产厂家缺少对整机匹配 的经验 ， 以及 自身 制造能 力 的不 足使得 在对整 机 的匹 配 调节 中 ， 出现 了油 缸 吸空 、 头 、 掉 动作 停顿不 连续 等 故障， 对泵 的流量控制结构进行调整也无法问题。早 前也有文献资料中提及负载敏感系统 Ｌ Ｓ反馈信号对 管道 通径 的选 择 对 系统 性 能 稳 定 的影 响… ， 这 个 从 出发 点笔者 做 了相 应 的对 比试 验 （ 改换 不 同管 道 内 径 的胶 管 连接 ） 但 故 障 同样 存在 。本 文针 对 该故 障 ， 模 式 进行对 比分 析 ， 以令读 者往 后遇到 此类故 障处理 时起 到引导 作用 。
１ 引 言
液压件 一直 是制 约 着 我 国工 程 机 械发 展 的瓶 径 之一 ， 随着 近几 年工程 机械 的迅猛 发展 越来越引起 液
象 ， 么引 起 此类 故 障 的原 因主 要 是 流 量 的 建 成 时 那 间 。因为测试 动作 为空载单 动作 ， 发动 机转 速基本 恒
图 ３ 办 源 泉 泵 斗 杆 运 动 图
标 为 时 问 ，， 统 数 据 采集 精 度 为 ０ ２ ｓ每 个 循 环 ｓ系 ．ｍ ，
测试 ３ ｓ 由于 篇 幅 的 限 制 以及便 于 清 晰 显 示 测 试 ０。 结果 ， 面测试 图 的纵坐 标 只给 出斗杆 大腔 的工 作压 下
／ ｎ ／．ｉ Ｄｉ ｐＩ ｙ － Ｉｒ ｐ ０ ｓ ａ ・ ｌ ｍ ｈｉ
１
’
１５ ４
９ ０
…
圣 §
７ ６ ６ ０
｝ Ｊ …・一・ －－・ ’ 一７－・一・ … ・ ・・・・ Ｉ ｝ ・ ・－ ｒ ・ｌ －・ － － ￡ －・－ ・ ，
－ － － － … ・ 一
Ｉ
●
，
Ｉ
，
Ｉ ／
１
－ ＿ 一 ＼●● ●● ｝●
８ ０
０
ｌ，ｉ 广
叭 锋 ……’ 一 … ｉ ■ ｍ…｜ … 小 一鼹
∞
！
∞
∞
∞
ｏ
！ 查翌兰堑堡 曼蔓 茎塑堡塑旦 ！ 尘墼墨鎏曼２
ｆ！ ！塑
２： ６ 口 ０ ，
Ｄ ｔ ｉ・ Ｙ ６ 力曩斗扦压力蔫 斌 （ ａ ａ ｆ ： ｃ ｏ Ｉ 鬟和反馕 口大小腔泵漉 ■） Ｉ ・ ９ ：５ ５ ０
此用不 同 的泵 匹配 同样 的多 路 阀进 行 试 验 就 可 得 出
作者简介 ： 莫有瑜（ ９０ ） 男 ， １８ － ， 广西玉林人 ， 助理工程师， 主要从事汽车液压助力转向系统 、 挖掘机液压 系统的设计与研究 以及 核心液压部 件的设计工作 。
・
９６ ・
应 用 与 试 验