關于液壓挖掘機全功率泵的動力匹配

劉富

摘 要：目前國產大中型履帶式液壓挖掘機的液壓泵基本上都是采用全功率液壓泵，為了能在有效利用發動機動力的同時能達到最省油，我們需要對發動機和液壓泵進行有效的動力匹配。一般廠家對整機進行動力匹配時，發動機的標定都采用空載標定，即在液壓泵不帶載的情況下進行標定，本文將介紹另外一種標定方式，帶載標定，即在液壓泵帶載的情況下對發動機進行標定。

關鍵詞：動力匹配;空載標定;帶載標定

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.027

1 空載標定

目前國產大中型履帶式液壓挖掘機基本上用的都是定油門控制的方式（發動機走速度特性曲線），且液壓泵基本上都是采用全功率液壓泵。目前對這種定油門控制都是采用空載標定油門，即在液壓泵不帶載（泵的出口無壓力）的情況下設定各檔的油門位置（即設定空載轉速）。然后在對挖掘機進行挖掘試驗，試驗過程中通過不斷調整供給泵比例減壓閥的電流值來調定泵的功率，以使泵能很好的匹配發動機。這種方法實質上是讓泵（負載）來匹配發動機，在匹配的過程中很難讓發動機和泵匹配在對應速度特性曲線下的最優點，要想讓其匹配到最優的點，就必須經過大量試驗，不斷調整供給比例電磁閥的電流得到。

2 帶載標定

我想介紹另一種匹配方式，它能很快使發動機和泵匹配在對應速度特性曲線下的最優點，能在全功率液壓泵進入恒功率區后使發動機的負荷率達到最大，這樣便能在充分發揮發動機動力的同時達到最省油。這種匹配方式叫帶載油門標定。首先根據泵的P-Q曲線圖，設定工作時泵所要達到的目標轉速（非空載轉速），同時設定此轉速下需要向泵的比例電磁閥供給多少電流，將轉速和電流都在控制器里設定好。在油門標定的過程中，讓控制器將設定好的每個檔位的電流供給液壓泵的比例減壓電磁閥，同時操作操縱手柄使前后泵都達到溢流，這時液壓泵進入對應電流的恒功率區。根據全功率泵的扭矩曲線可知，一旦泵進入恒功率，泵的扭矩及功率便達到最大，而且近似恒定（全功率泵的特性決定）。待發動機轉速穩定下來，讓控制器自動記住此時的油門位置，該檔位的油門便標定好了。該方法實際上是讓發動機來匹配泵，即讓發動機來適應負載而不是像空載標定那樣讓負載適應發動機。

松開操縱手柄，每個檔位的轉速會比設定的轉速要高，但不用擔心，這個轉速只是空載轉速，并不是我們需要的工作轉速，但只要挖掘機工作使泵進入恒功率區，發動機便能落到我們所需要的工作轉速。下面通過對挖掘機的第10檔的標定來說明兩種匹配的不同。

在匹配的過程中，發動機廠家一般只提供一組外特性曲線圖。下面就以某個廠家的外特性曲為例來說明。如下圖所示。

該發動機的最大扭矩為，488N.m@1500r/min，額定轉速為1950轉。現在需要標定第10檔的油門，目標讓工作時泵處在額定轉速1950轉，且讓泵的比例減壓閥的工作電流為650mA。

（1）采用空載標定。在泵不帶載荷的情況下將該檔的轉速設定在1950轉，工作時讓控制器給泵的比例減壓閥供650mA電流，該檔位就標定好了。但是泵一帶載，發動機轉速就會跌出1950轉;如果將發動機轉速設定了高于1950轉，那么工作時（進入恒功率區），對應電流650mA下泵的扭矩不一定就剛好與發動機匹配到1950轉對應的扭矩上，要么高于或低于1950轉。要使其工作時（進入恒功率區）剛好落在1950轉上，就必須不斷更改設定轉速（更改油門位置），并通過大量試驗最終得到一個油門位置使其工作時落在1950轉上，這將會造成大量的工作量。

（2）采用帶載標定。將工作時泵的工作轉速1950及泵的比例電磁閥的電流650mA在控制器里設定好，標定過程中讓雙泵達到溢流（泵進入恒功率區），同時讓控制器以逐漸加載的方法將泵的比例減壓閥電流加載到650mA，待電流加載到650mA且發動機轉速穩定在1950轉時，讓控制器記住此時油門位置，該檔位的油門便標定好了。空載時發動機的轉速會高于1950轉，但是只要工作時泵進入恒功率區，發動機的轉速便會落到穩定的1950轉。

但是這樣的標定存在一個問題，將會把該點匹配到該油門拉線（速度特性曲線）對應下的最大扭矩點，這樣發動機基本上沒有儲備功率。如果工作過程中，負載變化率過大，可能會造成發動機有所憋車甚至熄火，因此采用這種匹配，在工作過程中需要對比例減壓閥的電流進行微調。

3 結束語

（1）空載標定實際上是通過大量試驗尋找到一個合適的負載與相對應油門位置下（速度特性曲線）發動機的匹配，是負載適應發動機。在標定過程中如果試驗做得不到位會導致相應速度特性曲線下發動機功率的浪費，會使工作時發動機的負載率過低。同時該方法會投入大量的工作量。

（2）帶載標定實際上是在設定了負載的情況下讓發動機來適應（匹配）負載，在標定過程中能夠一步到位，省去了做試驗的大工作量，且工作時能使發動機達到在對應速度特性曲線下的負載率最大，但是相應的儲備功率過低，因此工作過程中需要對負載進行調整。該方法還可以驗證自己所選發動機的動力是否與泵相符，在標定過程中將泵的負載設定為最大，如果所選發動機的動力不足，那么在標定過程中發動機便會憋車甚至熄火。

參考文獻：

[1]董敬，莊志，常思勤.汽車拖拉機發動機[M].機械工業出版社， 2000（03）.

[2]孔德文，趙克利，徐寧生.液壓挖掘機[M].化學工業出版社，第1版.

作者簡介：劉富（1986-），男，云南曲靖人，本科，學士，助教，研究方向：先進制造技術。