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挖掘機液壓泵及其控製係統介紹（一）

液壓挖掘機維修是工程機械主力機種，是建設工程的主要生產工具，因此對挖掘機提出了很高的要求。要求節能低排放、高效率、良好的操縱性和降低對環境的負荷等，要實現這些要求必須對挖掘機進行控製，由於液壓控製信息處理能力差，不能光靠液壓控製主要要靠電子控製。液壓動力由液壓泵提供對液壓泵的控製是挖掘機的主要控製，不僅僅是對液壓泵進行單獨控製，而需對泵和發動機進行綜合控製使泵和發動機具有良好的匹配性能，因此必須同時提到發動機控製。挖掘機被稱為土建機械手，是建設機器人的代表，它的控製內容複雜多樣例如：自動角削控製需要采用負責的定位技術（GPS和全球儀定位）等，在這裏就不提了。下麵介紹目前已廣泛采用的控製技術。挖掘機修理是大功率長時間工作的機械。

能量消耗很大，燃料消耗量涉及使用成本和經濟性，同時與環境負荷密切有關，排放已成為世界性的重大問題不容忽略。工作裝置停止作業各操縱閥處於中位，此時液壓泵隻需供應很少量液壓油衝洗潤滑係統使液壓泵處於待命狀態，一旦係統要求工作即可快速響應。中位時液壓泵供應壓力隻需克服管道阻力和為防止氣蝕而設的背壓，係統壓力不高，但變量泵由於采用恒功率控製流量卻很大，因此有不小的能量損失，如圖1(a)所示。液壓挖掘機需要精細作業微動操縱控製，一般采用通過控製操縱閥開度進行節流調速，將部分油溢流回油，這部分的能量損失如圖1(b)所示。掘削時遇硬石塊掘不動，為了防止過載損壞機械，液壓安全閥打開，壓力油通過安全閥溢流回油箱。

其能量損失如圖1(c)所示。實際作業時，溢流狀態操作很少，節能效果不大有些液壓係統沒有此節能措施。以上這些在使用中產生的能量損失主要是流量損失，而油壓力是完成工作所必須的，因此為減少上述能量損失的節能控製，實際上是按需流量控製，使泵流量按實際需要輸出，避免不必要的流量損失。泵輸出油通過操縱閥閥杆控製將油分成兩部分：一部分去液壓缸或液壓馬達，是有效流量，另一部分通過閥中位回油道回油箱，是浪費流量。要控製這部分浪費油，使它保持在盡可能小的範圍內，為此，在操縱閥中位回油道上加一個節流孔，通過節流孔產生壓差。將節流口前壓力引泵排量調節機構來控製泵的排量，如圖2所示。通過節流孔流量越大，則節流口前先導壓力越大。

泵排量越小，先導壓力與泵排量呈反比關係，故稱為負流量控製。負流量控製調節特性如圖3所示。圖中一象限表示操縱閥杆開度S與去回油道流量q之間關係，當閥開度S達一定值Si(<)時，流量q為零，q隨著S增加而減小，其斜率與液壓缸壓力pa有關。圖中二象限表示去回油道流量q與液壓泵變排量機構先導控製壓力pi之間關係。圖中三象限表示先導控製壓力pi與油泵流量Qp之間關係，Qp隨著pi增加而減小為負流量控製。圖中四象限為操縱閥杆開度S與液壓缸流量Qa和泵流量Qp之間關係，當閥開度達到一定值時，q為零、液壓泵油全部供給液壓缸(Qp=Qa)。圖中給出閥開度為S0時相應的q(q0)、pi(p0)、Qp(Qp0)和Qa(Qa0)值。

正流量控製液壓泵的傾斜角(排量)隨液壓泵變量機構先導控製壓力上升而增加，故稱為正流量控製。正流量控製係統原理如圖4所示，泵變排量的先導控製壓力采用操縱閥的先導控製閥油壓。從圖中可見，通過梭形閥檢出abab2各先導控製油壓中的高油壓pi，輸給液壓泵變量機構來控製液壓泵排量。液壓泵和操縱閥的控製特性如圖5(a)所示，操縱閥開度和液壓泵的流量Qp都隨著Pi的增加成比例地增加。圖5(b)表示泵流量Qp、去油缸流量Qa和先導控製壓力Pi與操縱閥行程S的關係。正流量控製用高先導控製壓力作為檢出信號來控製油泵流量，不能全麵反映液壓作用元件流量需要，不如負流量控製。正流量控製需要一係列梭形閥組成梭閥網絡。


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