负流量控制模型与试验研究.pdfVIP

维普资讯 第41卷第 7期 机 械 工 程 学 报 Vo1．41 NO．7 2005年 7月 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGNI EERING Ju1． 2005 负流量控制模型与试验研究木 高 峰 f浙江工业大学机 电工程学院 杭州 310014) 潘双夏 (浙江大学机械设计研究所 杭州 310027) 摘要：揭示了液压挖掘机负流量控制的节能机理是控制六通多路阀的旁路回油流量为小的恒定值，在此基础上建 立了负流量控制系统的数学模型，并在 自行研制的试验样机上用 电液 比例技术再现了挖掘机上的负流量控制，证 明了模型的正确性 ，进一步阐明了这一模型的应用方 向。 关键词：负流量控制 节能 液压挖掘机 中图分类号：TU621 0 前言 长期以来，六通多路阀以其结构简单、控制方 便的特点而在液压挖掘机上得到了广泛应用，但在 工作中却有较大的旁路节流损失和空流损失。为此， 日本 小松公司在 20世纪 80 年代 初推 出了 OLSS(Opencenterloadsensingsystem)系统 j【J，采用 了负流量控制策略，以消除这种损失。这种控制策 略具有结构简单、节能效果好的特点，后来又为其 他公司如 日立建机、卡特彼勒等采用2【引，迄今为止 图 1 负流量控制原理 在20t左右的中型液压挖掘机中已经 占主流地位， 如果采取措施，通过减小旁路回油流量来抑制 但一直缺乏进行定量分析的模型。因此，有必要建 旁路节流损失，贝』功『率损失会大大减少，负流量控 立这种控制策略的一般性数学模型，以指导国内挖 制的思想便 由此而来。为此，需要在旁路回油路上 掘机液压系统的设计和制造。 设置流量检测装置，根据所检测到的旁路回油流量 控制泵排量，从而达到减小旁路节流损失的目的。 1 负流量控制原理 经过分析总结，负流量控制实质上采用 了一种 恒流量控制， 目标是控制多路阀旁路回油量为一较 在液压挖掘机 中，基于六通多路阀的负流量控 小的固定值，从而减小旁路节流损失。由此出发， 制系统可以简化为如图1所示的结构。其中，六通 就能得到负流量控制模型。 阀可简化为 、 、0三个联动的可变节流 口和一个 单向阀。在常规的挖掘机液压系统中，没有图 1中 2 负流量控制模型 所示的节流 口 ，0口直接通油箱 。在这种系统中， 阀心处于中位时， 、 口关闭，D 口全开，系统通 根据图 1所示原理，如果忽略液压油从泵出口 过 D 口卸荷；操纵工作装置时， 、 口逐渐打开， 到 口和 D 口之间油路上的压缩性和 内泄漏，可以 液压油流入液压缸，同时0口逐渐关闭，大量的液 列出如下流量方程 压油经过旁路回油口 O 节流回油箱(以下将这部分 qve=q +qvo (1) 流量称为 “旁路回油”)，产生很大的功率损失，使 — — 式中 qv 液压泵输出流量 ,o 系统严重发热。 q —— 流经A 口的流量