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1、 液壓挖掘機控制系統(tǒng)分析 機制083 徐培麒 內(nèi)容摘要：本文以EX100WDz輪式挖掘機為例，從微處理控制器的信號輸入輸出，發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制，液壓系統(tǒng)負載傳感控制三方面，分析介紹了采用微機控制的新一代日立EX系列液壓挖掘機的控制系統(tǒng)。 背景：當今液壓挖掘機機電一體化程度越來越高，控制性能不斷提高，能量損失大大減小。日立EX系列液壓挖掘機采用微處理器控制，使用了高速開關(guān)電磁閥控制的變量泵、負載傳感控制閥、可變壓力補償閥、比例電磁閥等新技術(shù)，使整機性能有了質(zhì)的飛躍，屬于機電一體化程度

2、較高的新一代挖掘機。 子系統(tǒng)分析： 微處理控制器及輸人輸出信號（參考文獻1） 控制系統(tǒng)采用兩個微處理控制器，即泵閥控制器和發(fā)動機控制器來對整個系統(tǒng)進行控制。 它們從系統(tǒng)中各傳感器和各種開關(guān)接收電信號，對所接收的信號進行分析處理后，發(fā)出控制信號，通過發(fā)動機油門開度控制馬達、開關(guān)電磁閥、比例電磁閥等對發(fā)動機轉(zhuǎn)速、液壓泵排量、壓力補償閥開度等進行自動控制．使機器隨時處于最佳工作狀態(tài)。 圖1 泵閥控制器和發(fā)動機控制器的輸入輸出信號如圖1。 2 發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制（參考文獻3） 發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制是由發(fā)動機油門開度控制馬達經(jīng)減速機構(gòu)、T形杠桿及軟軸操縱噴油泵調(diào)速拉發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制桿實

3、現(xiàn)的(圖2)。 發(fā)動機控制器從操作板上的功率選擇開關(guān)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)整開關(guān)和自動怠速開關(guān)及與T形杠桿相連的發(fā)動機油門開度傳感器接收信號，對這些信號分析處理后向發(fā)動機油門開度控制。 圖2 2 1 發(fā)動機轉(zhuǎn)速的設(shè)定 發(fā)動機轉(zhuǎn)速的設(shè)定是由油門開度傳感器檢測噴油泵調(diào)速拉桿位置，通過發(fā)動機控制器的內(nèi)部程序控制油門開度控制馬達位置完成的。 在油門開度控制馬達帶動噴油泵調(diào)速拉桿運動過程中，帶動油門開度傳感器轉(zhuǎn)動，油門開度傳感器將調(diào)速拉桿的轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)換為電壓信號反饋給發(fā)動機控制器，發(fā)動機控制器將該電壓信號與其內(nèi)部程序設(shè)定值進行比較，然后根據(jù)功率選擇開關(guān)和轉(zhuǎn)速調(diào)整開關(guān)的設(shè)定，輸出

4、一定頻率的脈沖信號，確定不同工況時油門開度馬達的轉(zhuǎn)角位置。 打開鑰匙開關(guān)時，油門開度馬達帶動調(diào)速拉桿從停止位置轉(zhuǎn)至起動位置，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的各設(shè)定位置與油門開度位置如圖3 圖3 2．2 作業(yè)工況發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制 在作業(yè)工況，發(fā)動機轉(zhuǎn)速用操作板上的功率選擇開關(guān)和轉(zhuǎn)速調(diào)整開關(guān)設(shè)置，四個功率選擇開關(guān)按鈕可分別將發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)置為怠速工況 、輕載工況，J、經(jīng)濟作業(yè)工況E和動力作業(yè)工況尸。 圖4 轉(zhuǎn)速調(diào)整開關(guān)可在功率選擇開關(guān)設(shè)置的四種工況之間調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速，以適應不同作業(yè)條件的需要。還可用功率選擇開關(guān)和加速踏板一起控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速，此時發(fā)動機控制器從行走制動開關(guān)和加速踏板壓力傳感器接收

5、信號，將傳感器輸出的信號與功率選擇開關(guān)的信號進行比較，按兩者較高的值控制油門開度馬達調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速(圖4），使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)更方便。 2．3 發(fā)動機熄火控制 發(fā)動機熄火是由油門開度馬達和熄火馬達共同控制的。 當鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)至熄火位置時，油門開度馬達于維持發(fā)動機運轉(zhuǎn)所必需的最小油量，同時應急繼電器動作，通過熄火馬達切斷燃油供給，迫使發(fā)動機熄火。應急繼電器電路還與發(fā)動機機油壓力傳感器相連，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時如機油壓力降至允許值以下時，3秒鐘后應急繼電器動作，在啟動過程中1O秒鐘內(nèi)機油壓力不能上升到允許壓力，應急繼電器動作，熄火馬達切斷供油，迫使發(fā)動機熄火，從而使發(fā)動機得到了保護使噴油泵調(diào)速拉桿回到停

6、車位置，將供油量減至小。 3 液壓系統(tǒng)負載傳感控制（參考文獻3） 該機的電子式負載傳感控制系統(tǒng)由變量泵、中閉式負載傳感多路閥、卸荷閥、壓差傳感器及電氣控制部分組成。由壓差傳感器檢測負載壓力，通過泵閥控制器發(fā)出指令，根據(jù)負載的需求調(diào)節(jié)渣壓泵排量，使泵輸出壓力始終比負載壓力高出一不大的恒定值，從而保證液壓泵輸出功率與負載相適應，減小能量損失。 3．1 液壓泵排量調(diào)節(jié)原理 液壓泵排量調(diào)節(jié)原理主液壓泵為斜軸式變量柱塞泵，泵的排量調(diào)節(jié)是通過變量控制回路中的兩個高速開關(guān)電磁閥的通斷。 控制進入變量伺服缸兩腔的先導壓力油，改變缸體的擺角來實現(xiàn)的，缸體的擺角可在2?！?4。范圍內(nèi)變化。高速開

7、關(guān)電磁閥的通斷則是由泵閥控制器發(fā)出的電信號控制的。高速開關(guān)閥的迅速啟閉精確地調(diào)節(jié)進入變量伺服缸的流量從而調(diào)節(jié)液壓泵的排量。 總結(jié)： 我通過這次的文獻閱讀，對液壓挖掘機的控制系統(tǒng)有了大致了解，主要的過程如下：應用電子控制技術(shù)，通過傳感器和開關(guān)將負載、速度及工作模式等數(shù)據(jù)信息傳回到微機處理系統(tǒng)，處理后的指令信號又通過控制器輸給調(diào)節(jié)電機、電磁閥等，對發(fā)動機、液壓及閥等進行精確控制。 參考文獻： （1）：《液壓挖掘機典型液壓控制系統(tǒng)分析》 張德勝，郭勇(中南大學機電工程學院智能機械研究所) （2）：《小松液壓挖掘機機電一體化控制系統(tǒng)分析》 中南大學機電工程學 紀云鋒 陳欠根何清華 （3）： 《日立EX系列液壓挖掘機一機電一體化控制系統(tǒng)分析》 重慶建筑大學 劉振軍