工程機械液壓系統動力匹配與其控制技術探討

閆利明　李讓　王富宏

摘 要：目前工程機械液壓動力系統的優化及匹配是通過技術與理論相互結合的高級系統功能實現的。隨著國內機電一體化的快速發展，機械液壓系統動力匹配控制技術的技術水平也隨之提升。本文主要圍繞工程機械液壓系統動力匹配與控制技術進行分析，以供參考。

關鍵詞：工程機械液壓系統;動力匹配;控制技術

一、工程液壓系統動力匹配與控制技術優勢分析

機械液壓系統動力匹配控制技術的技術類型本質上歸屬與機電一體化，該技術能夠同時連接工程機械的液壓系統、PLC控制系統以及發送機裝置，令這三者組成一個整體系統。實施工程機械作業的過程中，能夠保證系統穩定運行。當前在大部分工程作業中，大型機械往往都需要長久持續運行，而這種機電一體化的機械控制模式，能夠最大程度減少技術人員的操作壓力，提升操作效率，并且大大減少操作期間存在的人為失誤概率，也是因為這些顯著優勢，當前該技術在工程機械液壓系統中得到普及。

二、液壓系統動力匹配與控制技術設計

（一）單泵恒功率技術設計

單泵恒功率技術的設計理念具體是指，通過變量系統中的控制體系，進而控制變量泵的實際排量。在過去的工程機械作業中，機械液壓系統使用的控制功率通常為恒功率，其變量設置主要是通過改變彈簧彈力來實現的。這種控制方式可以調整變量泵的流量輸出，進而產生不同流量，此時系統壓力指標達到第一根彈簧壓力值的時候，變量泵的排量會發生變化，逐漸變小。當系統壓力值等同于第二根彈簧壓力值的時候，排量變化數值的函數圖像會呈曲線變化。由此可以發現，當曲線變化值達到最大值時，離散值與常數是最為接近的，這對于發動機裝置的功率提升具有積極促進作用，同時有效規避了過載熄火的問題。

（二）定量泵技術設計

在傳統的機械液壓系統設計中，對于小型機械設備的液壓系統，通常使用的都是定量泵設計，此時設備的實際輸出功率與流量最大值不能大于系統發動機裝置的凈功率。對于大型機械設備來說，在其液壓系統中應用定量泵，會對系統中的大型機械泵實施限制，進而影響其功率系數，致使系數下降，此時機械整體性能會受到影響，因此該設計不能完全滿足大型解機械設備的運行需求。

三、液壓系統動力匹配與控制技術分析

（一）負反饋交叉傳感功率匹配控制技術

該技術的系統控制效果相對理想，可以充分利用系統中發電機裝置的運行功率。但是該技術的控制內容有限，主要負責控制系統兩個主泵功率，如果控制多泵系統，那么系統中每個泵的實際工作形態會出現差異，即使令其處于相同的工作狀態，也不能達到預計最大排量標準。應用該技術無法可靠調整變量泵功率，因此會影響實際功率狀態的穩定性。

（二）總功率匹配控制技術

總功率匹配控制技術的控制原理為，系統中的每個泵共用一個變量體系，進而使得其流量相同，此時彈簧上的壓力值等同于多泵壓力值的總和。如果多泵壓力值的總和等同于系統彈簧的預設數值，就會改變主泵的工作量，其變量原理與單泵恒功率的變量原理相類似。

（三）分功率匹配控制技術

分功率匹配控制技術，主要是根據泵的實際功率需求值，對發動機功率進行調整，按照標準比例，準確分配給各泵。在此種控制系統中，每個泵都設置獨立變量控制機構，這些控制結構都是按照工作曲線完成實際運行作業。此種控制技術在發動機功率利用方面存在缺陷，如果系統中某個泵不需要繼續工作，那么其功率無法轉移利用，從而會導致功率浪費。

（四）交叉傳感匹配控制技術

該技術本質上屬于一種新式匹配控制技術，其研發基礎建立在分功率控制技術和總功率控制技術之上。該技術結合分功率控制技術，實現了兩個泵運行壓力交互，進而達到預計控制目標，此外，每個泵具有獨立變量系統，流量不同，當其中某個泵的功率系數減小，并且小于總功率的二分之一時，該泵功率會被其他泵轉移吸收，如果兩個泵出現上述情況。那么系統會自動平分這兩個泵的功率系數。該項技術主要結合了分功率和總功率這兩種匹配控制技術的突出優勢，其控制效果比較理想。

（五）計算機控制功率優化匹配控制技術

當前隨著計算機控制技術的快速發展，國內外很多企業已經將其引入到液壓系統動力匹配控制技術當中，且應用效果良好。在過去大規模應用的恒功率控制系統中，其對于柴油機裝置與控制系統的匹配控制相對來說很保守，油泵裝置的實際輸出扭矩遠遠小于發動機的最大輸出數值，在這種情況下，如果柴油機裝置性能下降，那么轉速隨之下降的同時很可能導致設備熄火。當前我國浙江大學的流體傳動及控制實驗室對此進行了深入研究，其實驗臺應用了計算機功率優化控制系統。該系統具備多種怠速模式以及工作模式，可以根據實際運行需求進行設置和選擇，模式設定完畢之后，計算機會傳達指令，此時設備電機會進行接受，給定油門開度，此時計算機可根據系統數據設置柴油機裝置的目標轉速。與此同時，該控制系統還具備節能控制模式。系統擬定輸出模式與實際功率之后，能夠對主泵以及油門排量實施無級控制，令系統發動機裝置始終處于目標轉速范圍。

四、液壓系統動力匹配與控制技術開發重難點分析

當前我國科技水平處于不斷提升的狀態，機械液壓系統動力匹配控制技術的應用范圍也更加廣泛，但是該技術當前仍舊存在很多技術難題。首先，當前國內機械一體化技術在液壓技術、發動機裝置以及PLC技術的結合應用方面還尚未成熟，相關技術人員需注重技術創新問題，以便開發出更為完善的技術類別。其次，機械液壓系統動力匹配控制技術在實際應用的過程中該缺少部分必要條件，技術人員在研發期間應借助國內外先進的檢測技術，并加大科研力度，攻克技術難題。

五、結語

液壓系統動力匹配及控制技術是現代工程機械的核心技術，其對于節約能源和提高機械作業效率作用顯著。想要做好技術研究，需要把科研、生產、市場三者有效結合起來，提高工程機械的工作效率，增強控制能力，促進工程機械向自動化、智能化方向發展。

參考文獻：

[1]王欣，劉曉永，王盼盼.工程機械液壓系統節能技術綜述與發展[J].中國工程機械學報，2018（03）.

[2]楊文剛.工程機械電子節能控制技術研究電器控制設計要訣[J].工業設計，2017（10）.