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浅析挖掘机全功率变量系统
2015/5/24 浏览：1297
1.理想液压系统应具备的条件液压挖掘机理想的液压系统应具备以下几个条件：(1) 充分利用发动机功率。(2) 保证发动机在任何工况下都不超载，能平稳运行。(3) 根据作业要求输出液压动力，减少浪费及系统发热。为了实现上述目标，各国都进行了潜心的研究，设计了各种具有独立特色的液压系统。本文以PC400―5和WY160挖掘机为例，分析液压系统特点，提出改进设计中的若干建议。
2.一般的全功率变量系统目前，国内外挖掘机多数都采用全功率变量系统，它具有很多优点。全功率变量系统，一般两个液压泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两泵斜盘摆角相同（即使两泵流量q1和q2相等），实现同步变量。决定流量变化的是系统的总压力pz，pz由两泵的压力p1和p2组成（即pz＝p1＋p2）。只要满足2pmax<pz<2p0（p0为泵的始调压力）就能充分利用发动机全部功率。两台泵的流量始终相等，驾驶员易于掌握调速。履带式挖掘机的左、右两条履带，由于行走马达转速相同，不管两者阻力如何不同，仍能同步运行，保证的主机的直线行驶性能。复合动作时，尽管一个回路上的外负荷很大，由于流量相同，作业速度仍可加快。而且在变量范围内，一个泵的功率为零，而另一个泵仍以满负荷运转。如图1所示，图中p0为泵的始调压力，N为功率，系统合流时全功率与分功率变量的功率利用相同，都为ODEF段曲线。而单一工作时，曲线OAEF为全变功率利用。OABC为分变功率利用。显见，全功率变量在单一动作时，功率利用高，且调节范围大。双泵合流时则与分功率变量一样。从功率利用的角度来讲，全功率变量优于分功率变量。它能充分发挥发动机的全部功率，所以目前国内外普遍采用全功率变量系统。
3.WY160挖掘机的变量系统图2所示为WY160挖掘机变量系统。该系统采用了液压联动调节机构，给两台泵各配置一个调节器。由于各泵压力变化对调节器的推动效应相等，从而实现全功率变量。优点是：结构简单、制造难度低、造价也很低。
4.PC400―5挖掘机的变量系统该机采用了OLSS液压系统作为两主泵的变量系统（又称开放式中心负载传感系统，见图3）。该系统采用扭矩系数控制阀（TCC阀），该阀具有PC调节器的功能，它以（p1+p2）/2作为输入的控制信号，以控制伺服液压缸活塞行程的压力pt2作为输出信号（pi）来调节变量泵的流量，防止泵的输入扭矩超过发动机的规定扭矩，继而保护发动机，使其输出特性曲线圆滑。系统中，NC阀的喷射传感器的设置非常巧妙，它使回油路中的流量信号转变成压力信号，并影响变量系统的工作。NC阀的输出信号pi与压差（pi-pd）信号成反比，而pi-pd＝KQc（Qc为油路的转移流量）。当回路的流量达到一定值（中路回油）时，（pi-pd）很大，而pi很小，使泵输出的流量减少，排泄流量也减少。设置该阀有如下优点：
1)在精细控制中，要避免不必要的泵流量，使燃油损失最小，达到节能目的。当需要进行诸如修整、起吊、堆集、向自卸车装载以及其他精细操作时，大量的油流往往无效排放。该装置能降低泵排量，最大限度地减少油流的无效消耗。
2)当控制阀处于中立位置时，液压泵的排油量降到最低限度，从而大大节约了燃油。
3)起动时的流量小，因而泵的起动扭矩小。截流阀（CO阀）的设置，使系统在工作压力达到减压阀设定压力时，pco变小，并使泵出流量减少。这样，就使得减压阀卸荷时引起的功率损失减小，卸荷流量小，噪声低，温升小，从而提高了泵的效率，减少了液压缸活塞杆的运动偏差，同时也节省了能源。此外，该系统增加了瞬时超载阀、回转优先阀和直线行驶阀等。自控直线行驶阀使挖掘机在直线行驶中也能回转，其他装置也能照常发挥作用，使机器能在狭窄地区灵便而有效地变换位置或进行挖掘。
5.几点建议1)采用双泵双回路全功率变量系统，功率利用好，而两泵的流量相等，驾驶员易于掌握调速。大中型挖掘机均应采取此系统。2)建议借鉴和参考OLSS系统改造传统产品，达到节约能源的目的。特别是NC阀、喷射传感器及CO阀的设置，值得制造厂家重视。3)挖掘机设计者应该借鉴OLSS等多种系统，不断完善技术，改进设计，精选液压元件和密封件，提高调试与检测水平，从而制造出世界一流的液压挖掘机。
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