液压挖掘机 控制系统分析机

液压挖掘机控制系统分析 机制083 徐培麒 内容摘要：本文以EX100WDz轮式挖掘机为例，从微处理控制器的信号输入输出，发动机转速控制，液压系统负载传感控制三方面，分析介绍了采用微机控制的新一代日立EX系列液压挖掘机的控制系统。背景：当今液压挖掘机机电一体化程度越来越高，控制性能不断提高，能量损失大大减小。日立EX系列液压挖掘机采用微处理器控制，使用了高速开关电磁阀控制的变量泵、负载传感控制阀、可变压力补偿阀、比例电磁阀等新技术，使整机性能有了质的飞跃，属于机电一体化程度较高的新一代挖掘机。子系统分析：微处理控制器及输人输出信号（参考文献1）控制系统采用两个微处理控制器，即泵阀控制器和发动机控制器来对整个系统进行控制。它们从系统中各传感器和各种开关接收电信号，对所接收的信号进行分析处理后，发出控制信号，通过发动机油门开度控制马达、开关电磁阀、比例电磁阀等对发动机转速、液压泵排量、压力补偿阀开度等进行自动控制使机器随时处于最佳工作状态。图1泵阀控制器和发动机控制器的输入输出信号如图1。2 发动机转速控制（参考文献3）发动机转速的控制是由发动机油门开度控制马达经减速机构、T形杠杆及软轴操纵喷油泵调速拉发动机转速控制杆实现的(图2)。发动机控制器从操作板上的功率选择开关、发动机转速调整开关和自动怠速开关及与T形杠杆相连的发动机油门开度传感器接收信号，对这些信号分析处理后向发动机油门开度控制。图22 1 发动机转速的设定发动机转速的设定是由油门开度传感器检测喷油泵调速拉杆位置，通过发动机控制器的内部程序控制油门开度控制马达位置完成的。在油门开度控制马达带动喷油泵调速拉杆运动过程中，带动油门开度传感器转动，油门开度传感器将调速拉杆的转动角度转换为电压信号反馈给发动机控制器，发动机控制器将该电压信号与其内部程序设定值进行比较，然后根据功率选择开关和转速调整开关的设定，输出一定频率的脉冲信号，确定不同工况时油门开度马达的转角位置。打开钥匙开关时，油门开度马达带动调速拉杆从停止位置转至起动位置，发动机转速的各设定位置与油门开度位置如图3图322 作业工况发动机转速控制在作业工况，发动机转速用操作板上的功率选择开关和转速调整开关设置，四个功率选择开关按钮可分别将发动机转速设置为怠速工况 、轻载工况，J、经济作业工况E和动力作业工况尸。图4转速调整开关可在功率选择开关设置的四种工况之间调整发动机转速，以适应不同作业条件的需要。还可用功率选择开关和加速踏板一起控制发动机转速，此时发动机控制器从行走制动开关和加速踏板压力传感器接收信号，将传感器输出的信号与功率选择开关的信号进行比较，按两者较高的值控制油门开度马达调节发动机的转速(图4），使转速调节更方便。23 发动机熄火控制发动机熄火是由油门开度马达和熄火马达共同控制的。当钥匙开关转至熄火位置时，油门开度马达于维持发动机运转所必需的最小油量，同时应急继电器动作，通过熄火马达切断燃油供给，迫使发动机熄火。应急继电器电路还与发动机机油压力传感器相连，发动机运转时如机油压力降至允许值以下时，3秒钟后应急继电器动作，在启动过程中1O秒钟内机油压力不能上升到允许压力，应急继电器动作，熄火马达切断供油，迫使发动机熄火，从而使发动机得到了保护使喷油泵调速拉杆回到停车位置，将供油量减至小。3 液压系统负载传感控制（参考文献3）该机的电子式负载传感控制系统由变量泵、中闭式负载传感多路阀、卸荷阀、压差传感器及电气控制部分组成。由压差传感器检测负载压力，通过泵阀控制器发出指令，根据负载的需求调节渣压泵排量，使泵输出压力始终比负载压力高出一不大的恒定值，从而保证液压泵输出功率与负载相适应，减小能量损失。31 液压泵排量调节原理液压泵排量调节原理主液压泵为斜轴式变量柱塞泵，泵的排量调节是通过变量控制回路中的两个高速开关电磁阀的通断。控制进入变量伺服缸两腔的先导压力油，改变缸体的摆角来实现的，缸体的摆角可在2。24。范围内变化。高速开关电磁阀的通断则是由泵阀控制器发出的电信号控制的。高速开关阀的迅速启闭精确地调节进入变量伺服缸的流量从而调节液压泵的排量。总结：我通过这次的文献阅读，对液压挖掘机的控制系统有了大致了解，主要的过程如下：应用电子控制技术，通过传感器和开关将负载、速度及工作模式等数据信息传回到微机处理系统，处理后的指令信号又通过控制器输给调节电机、电磁阀等，对发动机、液压及阀等进行精确控制。参考文献：（1）：液压挖掘机典型液压控制系统分析 张德胜，郭勇(中南大学机电工程学院智能机械研究所)（2）：小松液压挖掘机机电一体化控制系统分析 中南大学机电工程学 纪云锋 陈欠根何清华（3）： 日立EX系列液压挖掘机一机电一体化控制系统分析 重庆建筑大学 刘振军