【文章內(nèi)容簡介】 機和小型 挖掘機。泵在與負(fù)載無關(guān)的功率控制下工作，不受溫度、作業(yè)海拔高度、發(fā)動機 偏差、發(fā)動機功率損失和泄漏增加的影響。不需要再次調(diào)節(jié)泵，通過改變電氣參數(shù)，借助軟件可以調(diào)節(jié)極限值，比如噪聲、廢氣、油耗和機器使用壽命 (圖 3)。 由于液壓缸筒和活塞直徑加大，用戶能夠經(jīng)濟地增加泵的排量，這樣緊湊設(shè)計的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來， 比如 A10 VNO 中 28 型的外形尺寸相當(dāng)于 A10 VO 中的 18 型。此新型泵使用時，其負(fù)載壓力甚至可達(dá)到 25MPa。 A11 VO 變量泵 對于高至 35MPa 的較高壓力，力士樂提供了 A11 軸向柱塞泵，此泵也可提供各種控制方式的選擇 (圖 4)。高工作壓力允許泵和馬達(dá)的變量范圍變大，因此給輪式挖掘機所需的較高行走速度提供了預(yù)備條件。 具有雙曲線特征線的功率控制器確保最佳利用發(fā)動機的輸出功率。因此，在絕大多數(shù)情況下，沒有必要控制額外的極限載荷。一些設(shè)備制造商要求挖掘機在行走和工作時泵的功率設(shè)置不同，安裝在力士樂液壓泵上的比例電磁閥可改變雙曲線控制器上的功率設(shè)定。 流量分配 (LUDV)多路閥 SX SX方向閥的 流量控制提高了機器的可控性 (如圖 5)。它不受負(fù)載影響，保持性能在最優(yōu)范圍內(nèi)，并確保提供司機所需要的流量分配，而與機器的復(fù)合動作狀態(tài)無關(guān)。基于具有專利設(shè)計原理的力士樂液壓閥，配置可直接控制的流量分配 (LUDV)系統(tǒng)的壓力補償器，以簡單可靠的方式實現(xiàn)所需要的功能，如控制、壓力選擇和壓力補償。 根據(jù)閉芯原理的 4 通方向閥系統(tǒng)與傳統(tǒng)的 6 通方向閥系統(tǒng)相比，可使每個方向控制閥芯的控制特性更快優(yōu)化。大大縮短了新機型的研發(fā)時間，簡化了系統(tǒng)的匹配。借助 LUDV，生產(chǎn)制造商還能對執(zhí)行元件軸設(shè)置不同的速度和運動方向，挖掘機作業(yè)循壞 的各部分得到更好的協(xié)調(diào)。而且，制造商將獲得更大、更靈活的附加功能。在被租賃的小型挖掘機上，制造商可選擇帶定量泵的單回路 (LUDV)流量分配系統(tǒng)。 一種用來代替齒輪泵的 AP2D 開芯變量泵也可與 SX閥連接安裝到一起 (圖 6)。此泵體型小，集成功率控制器。 對于 7～ 10t 的小型挖掘機， A10 VO 和 A11 VO 可根據(jù)壓力的不同要求應(yīng)用于單回路液壓系統(tǒng) (如圖 7)。 對于制造商來說，單回路流量分配系統(tǒng)簡化了元件的安裝和裝配 (如圖 8)。比如，方向閥只有 1 個進油口。此外，適用于多泵回路的交叉?zhèn)鞲锌刂凭筒恍枰恕? 用戶從裝有 流量分配 (LUDV)系統(tǒng)的較為簡單而操縱安全的挖掘機上獲得好處。即使在泵流量不足的情況下，各部分相對運動速度仍然保持不變 (如圖 9)。 即使幾個作業(yè)功能同時啟動，流量分配 (LUDV)系統(tǒng)也能保證履帶式挖掘機的直線行走 (如圖10)?？偠灾?，此種方案簡化了機器操作的學(xué)習(xí)過程，也為挖掘機租賃帶來了更多的好處。 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動 操縱者認(rèn)為回轉(zhuǎn)齒輪傳動起決定性作用，尤其在微型挖掘機上。駕駛室里的低噪聲、舒適性，都要求容積效率和機械效率高的高壓力。 力士樂公司提供低速大扭矩徑向柱塞馬達(dá) MCR 型 (排量從 380ml到 820ml)(如圖 11)，此馬達(dá)配置集成閥塊，適合重量為 3～ 7t 的微型挖掘機，帶消振、補油和制動閥，并內(nèi)置多層摩擦片制動器。 對于 9～ 10t 的挖掘機，力士樂提供了帶 GFB 9 T2 回轉(zhuǎn)減速機的軸向柱塞馬達(dá)，等效排量范圍為 ～ (如圖 12)。為節(jié)省空間，多片式結(jié)構(gòu)的停車制動器安裝在回轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上。在此部件上，力士樂在馬達(dá)端蓋上集成了功能完善的閥控技術(shù)。馬達(dá)殼體的前法蘭用作減速機端蓋，帶阻尼作用的溢流閥可防止由于壓力峰值造成馬達(dá)、管路和液壓閥超載。當(dāng)回轉(zhuǎn)加速時，溢流閥的二級開啟特性阻止負(fù)載峰值作用到減速機和動 臂。由于集成補油、制動釋放和回轉(zhuǎn)緩沖閥塊，這個驅(qū)動方案與其他方案相比，不需要外接油管。 行走驅(qū)動 在微小型挖掘機領(lǐng)域，力士樂針對重量大于 的挖掘機提供極其緊湊的行走減速機 GFT(如圖 13)。液壓馬達(dá)的并入和行星齒輪的設(shè)計使得減速器尺寸減小，專用的液壓馬達(dá)被設(shè)計成為減速器的一個組件。由于支撐軸內(nèi)輪廓與液壓馬達(dá)相適應(yīng)。因此，在此方案中馬達(dá)不再需要單獨的殼體。 控制手柄 對小型挖掘機的最終用戶，減小操作力可顯著提高操作者的舒適度，并成為是否購買挖掘機的一個依據(jù)。就此力士樂開發(fā)了需要較小操作 力的控制手柄。 應(yīng)用新型手柄 EC2020＋ (圖 14)，挖掘機操作者通過安裝在手柄上的比例滾柱或者擺動開關(guān)，手動控制輔助油缸和擺動油缸工作。制造商可用此代替過去使用的腳踏板，從而簡化了設(shè)計。如果有要求，新型手柄 EC1000 也可配置最多為 3 個開關(guān) (如圖 15)。 對于行走工作時的液壓先導(dǎo)控制，力士樂借助集成于新腳踏板上的阻尼作用提高了操作者的舒適度 (如圖 16)。當(dāng)腳踏板返回中位時，阻尼作用可消除操縱桿急速擺動，避免其前后晃動。此外，力士樂提供了多種的輔助單元。比如 : 先導(dǎo)油供油塊、 LAGC 轉(zhuǎn)向單元和 LT 制動閥。 3 結(jié)論 力士樂為小型挖掘機成套提供所有主要的元件和系統(tǒng)。其性能特點和接口互相配合良好。因此制造商減少了整個過程的復(fù)雜程度，從設(shè)計裝配到世界范圍的售后服務(wù)，能更快地以較低的人力和費用在市場上投放自己的新產(chǎn)品。力士樂的方案能很好地平衡動力和功能 2 個方面，改善操作者的舒適度，機器設(shè)備的可操縱性，迎合了機器元件緊湊的要求。 什么是負(fù)載敏感系統(tǒng) 簡而言之， 負(fù)載敏感 系統(tǒng)是一種感受系統(tǒng)壓力 流量需求，且僅提供所需 求的流量和壓力的液壓 回路。 實現(xiàn)負(fù)載敏感控制的完整裝置由如下元件組成：首先需要一個變量柱塞泵，該泵具有一個壓力補償器，系統(tǒng)不工作時，補償器使其能夠在較低的壓（ 200PSI）下保持待機狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)時，補償器感受系統(tǒng)的流量需求并在系統(tǒng)工況變化時根據(jù)流量需求提供可調(diào)的流量。同時，液壓泵也要感受并響應(yīng) 液壓系統(tǒng) 的 壓力需求。多數(shù)液壓系統(tǒng)并非在恒定的壓力下工作，當(dāng)外部載荷變化時，液壓系統(tǒng)的工作壓力是不同的。然后需要一個具有特殊感應(yīng)油路和閥口的控制閥，以實現(xiàn)負(fù)載敏感系統(tǒng)的完整控制特性。 當(dāng)液壓系統(tǒng)未工作，處于待機狀態(tài)時，控制閥必須切斷作動油缸（或馬達(dá)）與液壓泵之間的壓力信號。這將在系統(tǒng)未工作時導(dǎo)致液壓泵自動轉(zhuǎn)入低壓等待狀態(tài)。當(dāng)控制閥工作時，先從作動油缸（或馬達(dá)）得到壓力需求，并將壓力信號傳遞給液壓泵，使泵開始對系統(tǒng)壓力做出響應(yīng)。系統(tǒng)所需的流量是由滑閥的開度控制的。系統(tǒng)的流量需求通過信號道、控制閥反饋給液壓泵。這種負(fù)載感應(yīng) 式柱塞泵與負(fù)載敏感控制閥的組合使整個液壓系統(tǒng)具有根據(jù)載荷情況提供作需壓力 流量的特性， 此即負(fù)載敏感系統(tǒng)的基本功能。 負(fù)載敏感系統(tǒng)的優(yōu)點 負(fù)載敏感控制系統(tǒng)的功率損耗較低，效率遠(yuǎn)高于常規(guī)液壓系統(tǒng)。高效率、功率損失小意味著燃料的節(jié)省以及液壓系統(tǒng)較低的發(fā)熱量。 單一的液壓泵可滿足多個回路的壓力 流量需求。 傳統(tǒng)的中位開方式定量泵液壓系統(tǒng)為滿足同一系統(tǒng)中不同支路的工作要求，必須采用多聯(lián)泵或流量分配器。當(dāng)然，也可采用流量控制閥或壓力控制閥聯(lián)合控制。僅在多液動機無同時或同步工作要求時才能采用單泵與多路閥的組合實現(xiàn)控制 。 負(fù)載敏感系統(tǒng)提供了良好的操作控制方式，簡單可靠。并能以單泵供油，同時滿足所需流量、壓力不同的多個回路、多個執(zhí)行元件的工作要求。 負(fù)載敏感系統(tǒng)的應(yīng)用 ，負(fù)載敏感系統(tǒng)是具有下列特點的工作機構(gòu)之理想選擇。 ，每一支路有不同的壓力和流量需求 ，采用容積調(diào)速 負(fù)載敏感控制技術(shù)的前景 負(fù)載敏感控制技術(shù)本應(yīng)用于構(gòu)造一種未來的傳動及控制系統(tǒng)，但是今天它已經(jīng)展現(xiàn)在我們的面前。（ Load sensing is the system of the future, and it is here today!） 高效的特點使負(fù)載敏感控制成為所有傳動及控制系統(tǒng)的理想設(shè)計方案。對于復(fù)雜的系統(tǒng)，它能夠與電子操縱系統(tǒng)聯(lián)合工作，精確地控制和提供作需要的液壓動力。 我們可以預(yù)見在不久的將來，負(fù)載敏 感系統(tǒng)可用于協(xié)同電子操縱系統(tǒng)進行相當(dāng)復(fù)雜液壓系統(tǒng)精確的、可調(diào)的能量控制。各種類型的傳感器可為微處理器提供反饋信息，微處理器進行偏差比較及處理后輸出控制電流給比例電磁控制閥，其控制作用使得負(fù)載敏感變量泵根據(jù)作動器的需求按比例提供準(zhǔn)確的壓力和流量。 負(fù)載敏感技術(shù) –構(gòu)造終極液壓系統(tǒng)?。?Load Sensing – The Ultimate Hydraulic System!） 雙閥芯控制在液壓多路換向閥中的應(yīng)用 傳統(tǒng)換向閥的進出油口控制通過一根閥芯來進行，兩油口聽開口對應(yīng)關(guān)系早在閥芯設(shè)計加工時已確定，在使用過程中 不可能修改，從而使得通過兩油口的流量或壓力不能進行獨立控制，互不影響。 隨著微處理控制器、傳感器元件成本的下降，控制技術(shù)的不斷完善，使得雙閥芯控制技術(shù)在工程機械 領(lǐng)域得以應(yīng)用。英國 Utronics 公司利用自己的技術(shù)及專利優(yōu)勢研制出雙閥芯多路換向閥，已廣泛應(yīng)用于 JCB、 Deere、 DAWOO、 CASE 等公司的 挖掘機 、 *車、 裝載機 及挖掘裝載機等產(chǎn)品上。為適應(yīng)中國工程 機械 產(chǎn)品對 液壓 系統(tǒng)功能要求。穩(wěn)定性以及自動化控制程度的不斷提高， Utronics 公司產(chǎn)品適時進入中國市場，現(xiàn)已初步完成廈工（ 5t）裝載機、詹陽（ 8t）挖掘機樣 機調(diào)試并進入試驗階段。 傳統(tǒng)單閥芯換向閥的缺陷 傳統(tǒng)的單閥芯換向閥所組成的 液壓系統(tǒng) 難以合理解決好以下功能和控制之間存在的矛盾： （ 1）液壓系統(tǒng)設(shè)計時為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少負(fù)載變化對速度的影響，要么犧牲部分我們想實現(xiàn)的功能，要么增加額外的液壓元件，如調(diào)速閥、壓力控制閥等，通過增加阻尼，提高系統(tǒng)速度剛度來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是這樣元件的增加又會降低效率，浪費能源；還會使得整個系統(tǒng)的可 *性降低、增加成本。 （ 2）由于換向結(jié)構(gòu)的特殊性，使得用戶在實現(xiàn)某一功能時必須購買相應(yīng)的液壓元件，再加上工程機械廠家會根據(jù)不同最終用戶要求設(shè)計出相應(yīng)的功能，這樣會造成生產(chǎn)廠家采購?fù)悺⒍嘁?guī)格的液壓控制元件來滿足不同功能要求的需要，不利于產(chǎn)品通用化及產(chǎn)品管理，同時會大大提高產(chǎn)品成本。 （ 3）由于執(zhí)行機構(gòu)進出 液壓油 通過一根閥芯進行控制，單獨控制執(zhí)行機構(gòu)兩側(cè)壓力是不可能的。因此，出油側(cè)背壓作用于執(zhí)行機構(gòu)運動的反方向，隨著出油側(cè)背壓升高，為 保質(zhì)執(zhí)行機構(gòu)的運動，必須提高進油側(cè)壓力。這樣會使得液壓系統(tǒng)消耗的功能增加，效率低，發(fā)熱增加。 采用雙閥芯技術(shù)的液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機構(gòu)進出油側(cè)閥口閥芯位置及控制方式各自獨立，互不影響，這樣通過對兩閥芯控制方式的不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問題，同時還可以輕易實現(xiàn)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中難以實現(xiàn)的功能。 雙閥芯換向閥的兩種基本控制策略 由于雙閥芯換向兩油口控制的靈活性，兩油口可分別采取流量控制、壓力控制或流量壓力控制。正面介紹兩種簡單的控制策略。 （ 1）負(fù)載方向在整個工作過程中保持不變 我們 知道，對于 汽車起重機 、挖掘機、裝載機等而言，其液壓缸在整個工作過程中負(fù)載方向始終維持不變。下面以起重機變幅液壓缸為例來探討雙閥芯的控制策略。 起重機變幅缸在工作過程中其受力，負(fù)載方向始終保持不變，因此我們可以采取液壓缸有桿控用壓力控制、無桿腔用流量控制的控制策略。 無桿腔流量控制是通過檢測連接到無桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)的壓差，再根據(jù)所需流入或流出流量的多少，計算出閥芯開口大小；有桿腔側(cè)采用壓力控制，使 該側(cè)維持一個低值的壓力，使得更加節(jié)能、高效。 由于我們在無桿腔采用了流量控制，因此原控制系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來代替。這樣可消除因平衡閥所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 （ 2）負(fù)載方向在工作過程中發(fā)生改變 在這種情況下，采取 ―進油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制 ‖，在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力控制，無桿腔側(cè)有流量控制。 如負(fù)載方向不變，由于出油側(cè)采取了流量控制，我們可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進油側(cè)用壓力控制器來維持一個較低的參考壓力，一方面提高系統(tǒng)效率，另一方面使系統(tǒng) 不發(fā)生氣穴。 為了使負(fù)載方向變化的工作機構(gòu)能得到很好控制，另外一個 PI 控制器將被運用到有桿腔的壓力控制器中，當(dāng)負(fù)載方向改變后，無桿腔的壓力將減?。蝗绻詫⒂袟U腔維持一個很低的壓力，當(dāng)負(fù)載很大時，液壓缸將向反方向運動。此時我們可用所增加的 PI 控制器監(jiān)視無桿腔壓力的變化，當(dāng) PI 控制器檢測到無桿腔壓力低于所設(shè)定的參考值時，將提高有桿腔壓力控制器所設(shè)定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。 Ultronics 液壓控制系統(tǒng) Ultronics 公司是一家集設(shè)計、研究和制造的電子液壓技術(shù)公司。其液壓控制系統(tǒng)采用了 CAN總線 通信，雙閥芯控制技術(shù)，通過兩個閥芯的組合控制，可實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)多種控制，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低能源損耗，同時還可使得系統(tǒng)更加簡單，降低成本，加快產(chǎn)品開發(fā)速度，這些都是傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)所不能做到的。 Ultronics 控制系統(tǒng)的硬件一般由操縱手柄、電控單元 ECU、調(diào)節(jié)閥、雙閥芯液壓閥組和外接傳感器或開關(guān)等組成，其間通過 CAN總線通信，液壓閥組為電控系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的交匯點，系統(tǒng)的另一個重要組成部分就是軟件。 手柄為光電非接觸形式，最多可帶 4 個比例輸出或 2 個比例輸出和最多 5 個開關(guān)。開關(guān)有比例式和自鎖式供選擇。其防 護等級達(dá)到了 IP67。手柄的延時特性、輸出曲線和死區(qū)等可通過專用軟件 JoyVal 進行修改。 電控單元 ECU其供電壓有 12V