工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配及控制技術(shù)研究

王立行

（江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司南京分公司，江蘇 南京 211500）

1 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)

1.1 定量泵

以前在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，許多工程項(xiàng)目都可以應(yīng)用定量泵設(shè)計(jì)的方式。其原則便是：工作流量和工作壓力的乘積不能高于凈功率，也就是：

這其中，η屬于液壓泵的整體效率。

然而在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，由于功率系數(shù)相對(duì)偏低，同時(shí)很難展現(xiàn)出特有的控制功能，使得性能不佳?；旧现饕獣?huì)在一些小型起重機(jī)或者車吊產(chǎn)品中應(yīng)用較多。

1.2 單泵恒功率控制

在單泵控制系統(tǒng)之中，主要依靠變量控制的方式，對(duì)當(dāng)前的變量泵排量予以有效控制。早期在進(jìn)行恒功率控制的時(shí)候，主要將重心更多放在彈簧彈力部分，以此起到流量控制的效果。這其中，工作曲線屬于折線，等到系統(tǒng)自身的壓力水平達(dá)到了設(shè)定要求后，排量數(shù)據(jù)就會(huì)持續(xù)下降；等到壓力能夠克服彈簧設(shè)定的壓力之后，曲線斜度也會(huì)發(fā)生一定轉(zhuǎn)變。通過采取這種控制的方式，促使離散數(shù)據(jù)與常數(shù)不斷靠近，同時(shí)還能提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并使得發(fā)動(dòng)機(jī)的整體水平有所提升，不會(huì)產(chǎn)生過載的情況，造成不必要的熄火。

1.3 雙泵恒功率控制

1）分功率技術(shù)

所謂分功率控制，主要是基于多個(gè)泵自身原有機(jī)構(gòu)的功率需求，通過一定比例，分配到每一個(gè)泵之中。在開展功率控制工作的時(shí)候，每一個(gè)泵都有著單獨(dú)的控制機(jī)構(gòu)，從而可以讓現(xiàn)有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在提前設(shè)置的工作曲線之中完成正常工作［1]。

2）總功率技術(shù)

相比于分功率控制技術(shù)，總功率控制可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用效果得到全面提升，同時(shí)多個(gè)泵的功率還能做到有效互補(bǔ)。如果有任何一個(gè)泵出現(xiàn)了無法正常工作的情況時(shí)，其功率就能讓其他泵展開使用。但是，自身最大問題便是能量損耗過高，同時(shí)很難對(duì)多個(gè)機(jī)構(gòu)應(yīng)用不同速度予以控制。

3）交叉?zhèn)鞲锌刂萍夹g(shù)

對(duì)交叉?zhèn)鞲锌刂葡到y(tǒng)來說，最早誕生于上世紀(jì)80年代，主要基于以上兩種技術(shù)本身，通過進(jìn)一步研究而產(chǎn)生的全新功率控制技術(shù)。由此可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)在對(duì)分功率控制的時(shí)候，可以采取交叉控制的方式，促使多個(gè)泵的壓力整合在一起。每一個(gè)泵都有著特有的變量機(jī)構(gòu)，所以彼此的流量可以有所區(qū)別，但同時(shí)如果某個(gè)泵原有的利用系數(shù)并未達(dá)到整體功率的一半時(shí)，剩余的全部功率就能被其他泵所使用。如果兩個(gè)泵的整體功率都可以達(dá)到了一半，則基本上整體功率都能被分開應(yīng)用。此類技術(shù)集合了兩種功率控制方式的全部優(yōu)勢，而且又能將其缺點(diǎn)完全摒棄，因此算作是一種非常有效的控制系統(tǒng)。

4）負(fù)反饋技術(shù)

盡管交叉?zhèn)鞲锌刂萍夹g(shù)有著多方面優(yōu)勢，可以促使發(fā)動(dòng)機(jī)的整體功率得到有效應(yīng)用。但是，僅僅只能在兩個(gè)主泵之中有所應(yīng)用。而如果面對(duì)的是多泵控制系統(tǒng)，因?yàn)槊恳粋€(gè)泵并沒有保持在同時(shí)工作的狀態(tài)中，亦或者多個(gè)泵已經(jīng)在正常工作，但排量并未達(dá)到最大，以及未能達(dá)到最高壓力水平，如此會(huì)使得工作人員無法有效明確變量泵的輸出功率。這樣一來，在進(jìn)行功率設(shè)計(jì)的時(shí)候，很容易產(chǎn)生超載或者十分保守的情況。

1.4 計(jì)算機(jī)控制功率優(yōu)化

伴隨電腦技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，在進(jìn)入21世紀(jì)之后，許多新型電腦技術(shù)都逐步在動(dòng)力匹配和控制技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，并取得了非常好的效果。早期在進(jìn)行恒功率控制工作的時(shí)候，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式極為保守，使得油泵輸出扭矩相比于最大扭矩，差異非常大。不僅如此，若是柴油機(jī)的性能若是有所下滑，很容易造成柴油機(jī)轉(zhuǎn)速快速降低，從而發(fā)生熄火。為了改進(jìn)這一情況，就可以嘗試采取計(jì)算機(jī)控制優(yōu)化的方式，其內(nèi)部包含多種不同的工作模式，同時(shí)怠速模式也有多個(gè)種類。用戶在使用的時(shí)候，可以基于負(fù)載數(shù)據(jù)本身和目前工作的實(shí)際情況，合理展開選擇，每一類模式都會(huì)有一個(gè)特定的油門有所對(duì)應(yīng)。當(dāng)工作模式設(shè)定完畢后，電腦進(jìn)行同步，向電機(jī)傳輸指令，給油門設(shè)置一個(gè)開度，而且控制系統(tǒng)能夠基于現(xiàn)有的工作模式，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之中，查到當(dāng)前柴油機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。此外，在系統(tǒng)之中，同時(shí)設(shè)有輸出模式，也就是最大模式和最低模式。在最大模式中，功率會(huì)在短時(shí)間升至最高，而在最低模式中，功率則最小，也最為省油。在完成模式設(shè)置之后，此時(shí)需要對(duì)柴油機(jī)展開檢測，把握其轉(zhuǎn)速變化，以此可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)一直處在規(guī)定轉(zhuǎn)速范圍之中運(yùn)行［2]。

從目前情況來看，相關(guān)研究工作仍然處在前期試驗(yàn)階段。在系統(tǒng)內(nèi)部，現(xiàn)有CPU中提前設(shè)置好，用戶需要基于原有的模式進(jìn)行選擇，實(shí)際可以選擇的模式非常有限，很難滿足用戶的各方面要求。在混凝土泵車行業(yè)之中，現(xiàn)如今出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制裝置，此類裝置主要通過利用PID的控制方式，對(duì)輸出轉(zhuǎn)速予以合理調(diào)節(jié)，以此可以有效降低功率提升之后產(chǎn)生的波動(dòng)效果，讓系統(tǒng)基于不同的負(fù)荷，時(shí)刻處在同一轉(zhuǎn)速狀態(tài)。另外，該系統(tǒng)還能有效提高輸出功率和工作效率，使得柴油機(jī)即便處在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)，同樣不會(huì)由于過載的情況，發(fā)生怠速或者熄火。正是這一因素，使得系統(tǒng)和柴油機(jī)的匹配能夠得到全面優(yōu)化。

2 結(jié)語

綜上所述，對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)力控制技術(shù)來說，在工程項(xiàng)目之中得到應(yīng)用之后，可以有效提升機(jī)器設(shè)備的多方面性能，促使機(jī)器能夠更好地適應(yīng)各類作業(yè)環(huán)境，提升了設(shè)備的綜合水平。