挖掘机负荷传感系统的研究与分析

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着经济的发展，液压挖掘机作为-种高效、快速的工程机械越来越被人们所认知，特别是近几年，国内外对挖掘机的需求量 日益增大，各主机厂家及液压件厂对挖掘机进行着不遗余力的改进，特别是对挖掘机的液压系统，努力寻求-种高效、节能、环保、操作舒适性好的液压挖掘机。随着技术的不断改进，时至今 日。

挖掘机液压系统可大体分为：负流系统、正流量系统及负荷传感系统，其中负荷传感系统是近几年来液压挖掘机系统的主流方向。负荷传感系统是-个具有压差反馈，在流量指令条件下实现泵对负载压力随动控制的系统。液压负荷传感技术应用于挖掘机的液压系统中，可以控制-个或多个执行元件工作，微调性能非常好；在满足机器各种控制功能的前提下 ，减少了压力损失，提高效率，有更佳的经济性、可靠性和先进性。因其节能、效率高和寿命长的显著优点在现代液压挖掘机中获得了广泛的应用。系统按控制类型可分为泵控负荷传感系统和阀控负荷传感系统；按反镭制信号类型可分为液压机械负荷传感系统和电液负荷传感系统(ELSS)；按系统的主控制阀中位机能类型可分为开心式负荷传感 系统 (OLSS)和闭心式 负荷传感系统收稿日期：2012-10-09作者简介：巩秀江(1982-)，男，山东临沂人，工程师，本科 ，现主要从事挖掘机液压系统及液压元件的设计工作。

(CLSS)，不同的中位机能(开式、闭式)导致相应的不同形式的负荷传感控制系统。

文章主要以小松 PC120-8挖掘机为例讲述负荷传感系统。该系统采用闭中心负荷传感系统(CLSS)，是以控制斜盘式柱塞泵斜盘角度的方法，根据外界负荷自动调节液压泵输出流量 ，以减少溢流，达到提高发动机效率、节约能源的目的。

l 系统的组成、工作原理及功能1.1 系统组成实现负荷敏感控制的完整装置由如下元件组成：首先需要-个变量柱塞泵，该泵具有-个压力补偿器，系统不工作时，补偿器使其能够在较低的压力(200psi)下保持待机状态，当系统转入工作状态时，补偿器感受系统的流量需求提供可调的流量；需要-个带有负载敏感阀的主阀、马达和工作装置用油缸等。

1.2 工作原理负荷传感系统是-种能感知系统压力需求，且仅提供系统所需的压力和流量的液压系统。与以往液压系统相比，它采用阀前的压力补偿(见图1)，引入负载的压力进人压力补偿腔内，调节压力补阀内部阀芯开口的大小，从而使得阀芯前后的压差 相等[51，使流量只与阀芯的开口大小有关，而与负载无关。工作中，引入工作油路中最高工作压力进入泵的调节机构，使泵根据不同的负载来调节斜盘的摆角。

Hydraulics Pneumatics＆ Seals/NO.03.2013服柱塞左移使得弹簧4，6的弹簧力变大，推动滑阀 3向右移动，C口与 D口相连通。使伺服柱塞大端的压力降低 ，从而在合力作用下使得处于平衡位置。

图 4 PO阀工作原理图2.3 PC-EPC阀的原理与作用PC-EPC阀由比例电磁阀和液压阀构成 (见图 5)。

PC-EPC电磁阀输出压力与电流值大小成正比，当负载增大，发动机转速下降时，输入电磁阀的电流增大.PC-EPC输出压力增大，使 PC阀阀芯往右端移动，使 C口与B口接通，高压油经 B口-C口 LS阀 伺服活塞大端-大端压力增大 使斜盘倾角减小-排量减小：反之，则大端压力下降，排量增大。当泵控制器异常时，备用开关打在 ON，恒定的电流输入电磁阀，使 PC-EPC输出压力成为定值。

图 5 PC闯三维刮视图主机的控制器发出指令电流给PC-EPC阀，该电流使得 PC-EPC阀输出不同的压力，使得柱塞 2的力发生变化，通过弹簧力和主泵的压力P p ，滑阀在合力平衡的位置停止。根据位置的不同，使得主泵输出不同的功率。

3 阀的构成及工作原理PC120-8系统的主阀由9联片式阀及 l联合流分流阀构成 ，采用的片式结构可以大大减少铸造难度，同时也可以根据不同客户的要求来进行不同的组合，同时阀有动臂再生及斗杆再生功能，极大地节约了能量。

与执行机构相连的片式阀中.都有 2个安全阀、压力补偿阀，可以对阀前的压力进行补偿 ，从而使得阀芯前后的压差相等，使得主阀流量只与开口面积有关。以动臂下降动作为例来说明阀的工作原理。

3.1 动臂下降工作原理c7当动臂下降时.滑阀 1被来 自PPC阀的先导压力P。挤压(见图 6)，向上移动，此时b腔内的油通过滑阀4与油箱相联通，b腔内的压力油排出。同时P。压力推动滑阀 1左移，主泵的液压油进入动臂油缸的有杆腔，同时动臂油缸无杆腔中的油进入 A腔使得腔内压力升高，受节流孑L的影响 b腔内的压力降低，因为 Aa口的压力及 b腔的压力降低，提升阀5被打开，从 A流出的压力油经过主阀回到油箱。因为动臂下降时动臂无杆腔的油压 A高于有杆腔油压 B，此时-部分液压油经过动臂滑阀 l的再生油路a.打开单向阀流人有杆腔。

图 6 动臂工作示意图3.2 压力补偿阀的组成及工作原理阀中的压力补偿阀(见图 7)是检测系统压力及流量变化，对主泵进行调节的重要零件.当滑阀 1移动时(见图 8)，泵输出压力P 从流量控制阀 2经过滑阀a口进入到通道 b中，流到工作口A，同时减压阀3也向右移动，泵输出的压力P 因为减压阀的节流作用而产生压降的同时被引入到 LS回路(p )，并被引入到弹簧腔(p )，而减压阀 3两端的面积相同，工作油路中的压力P 作用于面积S 侧，而被减弱的压力作用于s2侧。当p压力，pts压力及弹簧力达到平衡，流量控制阀2也在压力PP，pPA及减压阀的作用下达到-个平衡位置，根据滑阀 l不同位置来不断得调整流量控制阀的位置，使得滑阀 l上流压力 P 及下流压力P 的压力差相等 ，(下转第6页)3液 压 气动 与密 封/2013年第 03期态性能预测。配合其中的交互式仿真拈，可以实时地反映被观测量的变化情况～静态分析结果保存，并在动态仿真对话框的Inertial Operating Point”中导入该静态工作点。系统将在仿真时默认该点为仿真的起始点。

由于在该系统中元器件较多。每个元器件又包含大量的参数。因此，在仿真过程中只输出所关心的变量的变化 曲线 。在 对话框 中，选 择 Plot/Edit PlotVariables”并选择变量。执行Simulation”即可。在这个系统中我们只将较关心的数据输出，如图4、图5所示。

re，i/s图 4 系统压 力仿真示意圈 图 5 做动筒位移仿真 图5 结束语通过比较发现，系统压力变化仿真结果与地面试验结果数据变化(即在铁鸟”试验台实验条件下测得数据结果)基本-致 ，即在作动筒移动过程中，压力有- 个陡然下降，而后保持不变∩以说仿真计算的结论具有-定的可靠度、可信度，是-种在做真实试验前进行试验可行性研究的有效途径。仿真计算从建模、分析计算到生成曲线图形的全过程，属于人机交互过程，模块和参数的修改、图形的调出简单易行。因此 EASY5软件能够满足液压系统的设计需要，它能使工程技术人员迅速、方便地建立系统的虚拟原型，分析系统的动态响应特性 ，从而提高设计水平。为新型号产品的开发提供技术保障。