恒功率

由于钻机施工地层情况复杂，负载多变，要求钻机能随负载的变化自动调节转速和转矩，而恒功率变量系统能适应负载工况的要求，即随负载的增加，系统能够自动降低转速，增大转矩。并能最大限度地利用源动机的功率，达到最佳的钻进效果。A7V160LV1R恒功率变量泵的工作特点正在于它的排量能随负载压力的变化自动调节，以保证输入功率接近恒定值。若不计效率，则马达输出的功率N基本上等于泵输入的功率，亦为恒值，由马达的功率公式N＝Mn／974可知，N恒定时，M与n呈双曲线关系，即在恒功率变量泵的控制下，随着负载的变化，马达输出的转矩M与转速n之间按双曲线关系自动调节，可满足工况要求，其调速特性曲线如图1所示。

图1 恒功率变量泵-定量马达回路调速特性

挖掘机中的各种节能控制，归根到底都是通过调节液压泵排量实现的。现有的挖掘机最常用的是恒功率控制系统(如液压挖掘机的左右行走操作)，此控制系统两泵的排量永远一致，能够使两个需要同步

的作业保持一致。而当做单一操作时，这就意味着部分多余油液要泄掉，使系统出现发热等一系列的问题，造成液压功率的损失。

普通的双泵双回路系统，柴油机带动两个完全相同的变量柱塞泵，供给两条液压回路：一条回路控制斗杆、回转和左侧行走，另一条回路控制动臂、铲斗、右侧行走和辅件。这种泵控制特性的优点是：能够在一定条件下，充分利用柴油机功率；两个泵都能够吸收100%的柴油机功率，提高了工作装置的作业能力；能够使两个需要同步的装置保持速度一致而不受负载不一致的影响，如液压挖掘机的左右行走装置。主要缺点是：挖掘机工作时，两泵的斜盘摆角调节是一致的，当两个泵分别驱动的装置需要不一样的流量时，造成液压功率的损失；当挖掘机工作时，可能一个泵为高压、小流量，而另一泵则处于低压、大流量状态，结果是处于高压的泵其流量大于系统需要的流量，一部分油液要从溢流阀流走，使系统发热造成功率损失，而另一个低压泵又达不到最大流量，使挖掘机的工作机构达不到最高速度；负荷压力小于活塞D和B的弹簧压力时，活塞B回到中位，油道关闭，旋转盘的倾角变到最大流量位置，全部油液流入油箱。如当工作装置负载达到一定程度而停止动作时，液压泵输出的全部油液都通过溢流阀回油箱，此时柴油机的输出功率都消耗在溢流阀上变成热量，导致油温升高；由于液压系统的过热带来一系列的问题，如，使橡胶密封件变软，过早老化，进而使系统密封效果变差，液压油的黏度降低，不利于润滑油膜的形成，从而加速了液压系统内部运动部件的磨损，增加泄漏，降低容积效率，使热膨胀系数不同的运动副问的间隙变小而

发生阻卡现象。

新的功率交叉控制系统既能充分利用柴油机功率，又可以根据两个泵各自驱动液压回路的负载情况，向每一回路提供不同的液压油流量，同时加大了工作装置的功率范围。该系统工作原理如图2所示。两个泵各自的排量不仅与自身输出压力有关，同时还与另外1只泵的输出压力有关。它是通过两个变量泵工作压力相互交叉控制实现的，相当于1个液压连杆将两个变量泵的功率连到一起，平衡杠杆上受3个力的作用。

所以，功率交叉控制系统优于恒功率控制系统，它提高了低负载回路对实际负载功率的适应性；柴油机功率的利用率进一步提高；在双泵之间动态的功率分配更适用于中大型液压挖掘机，避免了两泵流量相等所带来的缺点，充分利用了柴油机的功率，提高了中大型挖掘机作业效率的要求

挖掘机恒功率控制

在实际工作过程中，操作人员不可能根据工作需要随时调节发动机的调速拉杆，只能根据对当前工作的经验判断，选择某一档调速拉杆的位置，来完成一批工作任务。而在此状态下，发动机只有一个最大功率点。为了能够在保持发动机高效的前提下充分利用发动机的

输出功率，则液压泵需要相应地采用恒功率控制。为了提高液压挖掘机多执行元件复合动作的控制性能，当代液压挖掘机多采用双泵双回路系统。在这种系统中全功率控制和分功率控制最容易实现，因此恒功率控制首先出现在这类液压挖掘机的系统当中。

(l) 全功率控制

在全功率控制系统中，两液压泵的排量是统一调节的.发动机的调速拉杆位置设定之后，控制系统根据拉杆的位置，得到最大功率点的转速和转矩，通过转速传感或压力传感等控制方法，对液压泵的排量进行控制，从而保证发动机工作在最大功率点上，并且液压泵能够充分吸收发动机的输出功率.全功率控制能充分利用发动机的功率，但由于两液压泵排量统一调节，降低了液压系统的流量利用率，使系统存在较大的功率损失。

(2)分功率控制

为了减少液压泵的流量损失，提高液压系统对液压泵所提供流量的利用率，在全功率控制的基础上提出了分功率控制方案。分功率控制系统中两液压泵的排量单独控制，使每台液压泵都能吸收发动机50%的功率。采用分功率控制可以提高液压系统对液压泵输出流量的利用率，但由于每台液压泵都不能完全吸收发动机的输出功率，因此影响了发动机的功率利用率，降低了发动机的工作效率。

(3)交叉传感控制(corsssensing)

交叉功率传感控制将全功率控制和分功率控制二者优点结合起来，既可以充分利用发动机功率，又可以根据工作需要提供流量。

但由于泵的工作点受到限制，仍然存在着功率损失。由上述分析可见，恒功率控制的主要目标是保证发动机处于最大功率点的情况下液压泵能充分吸收发动机的输出功率。由于发动机工作在当前调速拉杆位置下的高效区，故其工作效率较高。但由于泵吸收的功率并没有考虑到实际工作的需要，虽然分功率控制和交叉传感控制在两泵之间进行了流量的调整，但仍然会存在总功率的损失。即恒功率控制目的在于保证发动机一液压泵之间的功率匹配，却忽视了液压泵一执行元件之间的功率匹配。

按液压泵特性，液压挖掘饥采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。

（一）定量系统

在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随负载而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。

（二）变量系统

在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵一定量马达调速、定量泵变量马达调