180FV裝載機(jī)液壓系統(tǒng)研究

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1、180FV裝載機(jī)液壓系統(tǒng)研究 摘要 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,能源短缺的問(wèn)題將日趨嚴(yán)重。工程機(jī)械作為能源消耗的一部分,對(duì)于節(jié)能技術(shù)有新的要求。裝載機(jī)是工程機(jī)械中主要的鏟土運(yùn)輸機(jī)械,保有量大,應(yīng)用廣泛。裝載機(jī)作為裝載機(jī)的典型產(chǎn)品,對(duì)其進(jìn)行節(jié)能技術(shù)研究不僅具有重要的理論指導(dǎo)意義而且還具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)分析現(xiàn)有180FV型裝載液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和能耗，針對(duì)系統(tǒng)能耗高，效率低，熱平衡溫度高等問(wèn)題，對(duì)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)作業(yè)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)系統(tǒng)的散熱特性進(jìn)行分析和改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：裝載機(jī)液壓系統(tǒng)180FV 180FV裝載機(jī)液壓系統(tǒng) 前言 裝載機(jī)作為一種多用途的工程機(jī)械，可對(duì)松散物料進(jìn)

2、行裝卸作業(yè)，對(duì)物料進(jìn)行短途運(yùn)輸，在特定工況下還可類(lèi)似推土機(jī)平整清理場(chǎng)地，在道路、橋梁、礦山、建工等國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日漸凸顯、環(huán)境污染嚴(yán)重，節(jié)能減排成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的主流。裝載機(jī)作為大功率、高油耗、高社會(huì)保有量的工程機(jī)械設(shè)備，其節(jié)能減排技術(shù)是目前發(fā)展的重點(diǎn)。 當(dāng)前我國(guó)裝載機(jī)的產(chǎn)銷(xiāo)量在世界范圍內(nèi)都處于高位，也是在工程機(jī)械行業(yè)內(nèi)我國(guó)國(guó)產(chǎn)品牌少數(shù)幾個(gè)可以與國(guó)外產(chǎn)品相抗衡的機(jī)型,但技術(shù)革新方面我國(guó)主機(jī)廠(chǎng)在近年來(lái)進(jìn)展緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗高排放惡劣，采用定量液壓系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)采用粗放式的解決方法，系統(tǒng)熱平衡溫度偏高，整體的能耗與排放都偏高。裝載機(jī)作為機(jī)

3、、電、液一體化的機(jī)械裝備，滿(mǎn)足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)原理，采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段對(duì)裝載機(jī)進(jìn)行技術(shù)革新，提高系統(tǒng)效率降低系統(tǒng)能耗，是當(dāng)前工程機(jī)械技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。 本文以輪式裝載機(jī)定量泵液壓系統(tǒng)作為載體，在液壓系統(tǒng)中加裝儲(chǔ)能及控制元件，通過(guò)相應(yīng)的能量管理策略減小液壓系統(tǒng)中的能量損失，為實(shí)現(xiàn)整機(jī)的節(jié)能減排提供一種新方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與高效率的結(jié)合。 1裝載機(jī)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1.1裝載機(jī)液壓系統(tǒng) 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)屬于開(kāi)式回路，按照控制方式不同可分為節(jié)流控制、負(fù)荷傳感控制（LS）、流量分配控制（LUDV）等?，F(xiàn)有裝載機(jī)定量液壓系統(tǒng)采用齒輪泵驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向泵經(jīng)優(yōu)先閥為轉(zhuǎn)向液壓缸供油，不轉(zhuǎn)向時(shí)同工作泵雙泵合流為工

4、作裝置液壓系統(tǒng)供油。通過(guò)控制多路閥的換向來(lái)實(shí)現(xiàn)鏟斗鏟掘和動(dòng)臂舉升等作業(yè)，為防止裝載機(jī)高速行駛時(shí)整車(chē)前后顛簸，在動(dòng)臂液壓缸油路加裝穩(wěn)定模塊，改善駕駛的舒適性及車(chē)輛行駛的平穩(wěn)性，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1.1所示。 負(fù)荷傳感控制（LS）和流量分配控制（LUDV）同屬于負(fù)載敏感系統(tǒng)，原理如圖1.1、1.2所示。其工作特性是根據(jù)負(fù)載的大小來(lái)改變泵的輸出功率，核心技術(shù)是負(fù)載敏感和壓力補(bǔ)償。負(fù)載敏感是指通過(guò)檢測(cè)負(fù)載的壓力、流量等情況，向液壓系統(tǒng)進(jìn)行反饋，進(jìn)而達(dá)到流量控制、恒功率調(diào)節(jié)、恒力矩控制等目的。將負(fù)載的信號(hào)反饋給液壓泵，實(shí)現(xiàn)泵的輸出壓力、流量控制。壓力補(bǔ)償是指將閥門(mén)進(jìn)出口兩端壓力補(bǔ)償為定值，由流量基本計(jì)算公式

5、，當(dāng)壓差不變，只要改變節(jié)流口的流通面積，就能控制流向執(zhí)行器的流量，且不受負(fù)載變化的影響。 圖1.2Ls系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖圖1.2LUDV系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖 1.2液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù) 裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)主要用來(lái)完成整機(jī)的制動(dòng)以及動(dòng)臂、鏟斗提升翻轉(zhuǎn)等動(dòng)作需求。但液壓系統(tǒng)效率通常較低，并且存在溢流等能量損失，導(dǎo)致裝載機(jī)整機(jī)的作業(yè)效率低，同時(shí)還帶來(lái)系統(tǒng)發(fā)熱問(wèn)題。液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)主要是減少液壓系統(tǒng)無(wú)用功消耗，主要包括以下幾個(gè)方面：①采用差動(dòng)回路設(shè)計(jì)，并在下降過(guò)程中使工作泵卸荷，可減少節(jié)流損失，提高作業(yè)效率；②采用雙泵系統(tǒng)，并根據(jù)工作過(guò)程進(jìn)行合流、分流，使系統(tǒng)的壓力和流量相匹配，以減少溢流損失；③將變量柱塞

6、泵應(yīng)用于裝載機(jī)，并采用負(fù)荷敏感技術(shù)，將液壓系統(tǒng)由閥控改變?yōu)楸每兀瓜到y(tǒng)的流量和壓力與負(fù)載匹配，以減少溢流損失，大幅度地提高整機(jī)效率；④采用具有高功率比，體積小、可無(wú)級(jí)調(diào)速、高效區(qū)寬、布局靈活、換向方便、控制方式多樣和功率利用合理的靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 以上這些對(duì)提高裝載機(jī)的工作效率起到了一定的促進(jìn)作用，但這些方法并不能從根本上解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率低和高排放的問(wèn)題，而混合動(dòng)力技術(shù)能夠?qū)⒛芰窟M(jìn)行回收再利用，它將是裝載機(jī)節(jié)能發(fā)展的方向。 1.3裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的的特點(diǎn) 1.3.1傳動(dòng)裝置連接布置簡(jiǎn)單 由于液壓馬達(dá)可直接連接在車(chē)輪上對(duì)車(chē)輪進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，省去了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速器、變矩器、傳動(dòng)軸等

7、機(jī)械裝置，在布置液壓元件的時(shí)候更加靈活。全液壓傳動(dòng)方案按系統(tǒng)的選擇可分為高速傳動(dòng)方案和低傳動(dòng)速方案。高速方案由液壓馬達(dá)連接變速箱，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋和輪邊減速器等裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。高速方案中，液壓泵和液壓馬達(dá)都有較大的變速范圍。如果再對(duì)速比進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇以及檔位進(jìn)行合理設(shè)置，就能夠得出一條滿(mǎn)足工程機(jī)械使用要求的功率特性曲線(xiàn)。而且，高速軸向柱塞馬達(dá)的功率/重量比較高，綜合各方面的因素考慮，目前工程機(jī)械領(lǐng)域采用全液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇高速方案的比較多。低速方案是在工程機(jī)械的車(chē)輪上安裝低速大扭矩馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)，省去了中間傳動(dòng)元件，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作布置也更加方便。相對(duì)于普通馬達(dá)，低速大扭矩馬達(dá)轉(zhuǎn)速比較低，但排量

8、大，輸出扭矩比較大，低速穩(wěn)定性好。相對(duì)于高速方案，低速方案由于馬達(dá)容積效率低，變速范圍窄，因此更適合速度變化范圍小的機(jī)械。 1.3.2操縱和控制靈活 全液壓系統(tǒng)傳動(dòng)通過(guò)改變斜盤(pán)式軸向柱塞泵的斜盤(pán)傾角方向的變化來(lái)控制油液的流向，取代了換向閥。這種換向方式起停性能更好，操作更加靈活便捷。全液壓系統(tǒng)中根據(jù)液壓流量的調(diào)節(jié)方式不同分為四種方案：定量泵-定量馬達(dá)、定量泵-變量馬達(dá)、變量泵-定量馬達(dá)、變量泵-變量馬達(dá)。改變泵和馬達(dá)流量，即可對(duì)工程機(jī)械速度進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。這種傳動(dòng)方式在提高作業(yè)效率的同時(shí)能夠有效降低工人的疲勞度。全液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。車(chē)輛中安裝有各種傳感器進(jìn)行信息采集，可將

9、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，馬達(dá)轉(zhuǎn)速以及液壓系統(tǒng)的壓力等信息反饋給微型控制器。通過(guò)合理匹配行走功率和工作裝置功率，可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放污染。 1.3.3傳動(dòng)性能優(yōu)越 傳統(tǒng)的液力機(jī)械需要通過(guò)變速箱來(lái)改變行駛方向，在裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中需要經(jīng)常性的前進(jìn)后退，因此需要頻繁通過(guò)變速器改變檔位方向，變速器換擋過(guò)程中需要不斷的接通與斷開(kāi)動(dòng)力，而換擋存在沖擊。全液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩性能更好，能夠快速的起停與實(shí)現(xiàn)車(chē)速以及方向的改變，換擋響應(yīng)快，也更加靈活。全液壓系統(tǒng)中，外負(fù)載決定了系統(tǒng)的工作壓力，在負(fù)載功率較小的情況下，車(chē)輛的行駛速度和工作壓力可分開(kāi)控制。因此，即使外負(fù)載有一定程度

10、的波動(dòng)，車(chē)輛可保持原有的速度不變，該系統(tǒng)具有較好的速度特性。全液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)壓力取決有負(fù)載，系統(tǒng)能夠快速建立起與負(fù)載平衡的壓力，滿(mǎn)足工程機(jī)械對(duì)于力矩的要求。 1.3.4低速性能好 全液壓系統(tǒng)采用低速大扭矩馬達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可以降至1r/min以下，低速性能非常好。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在靜態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)了較大的阻力矩，在啟動(dòng)時(shí)可以獲得較大的系統(tǒng)壓力，因此可以得到較大的啟動(dòng)力矩，這對(duì)作業(yè)中的裝載機(jī)的帶載起動(dòng)有重要意義。如飛機(jī)牽引車(chē)、叉車(chē)等，除要求有較高的加速性能和運(yùn)行平穩(wěn)外，還要求有大的起動(dòng)力矩，因此，在這種車(chē)輛上行走機(jī)構(gòu)大多采用液壓傳動(dòng)。 2180FV裝載機(jī)現(xiàn)行液壓系統(tǒng)分析 2.1180FV裝載機(jī)

11、液壓系統(tǒng) 180FV輪式裝載機(jī)主要系統(tǒng)組成:操作系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、工作裝置系統(tǒng)等6大系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、工作裝置液壓系統(tǒng)及操作液壓系統(tǒng)。工作裝置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)均采用液壓系統(tǒng)，也是裝載機(jī)功率消耗的主要部分。工作裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有單泵液壓系統(tǒng)、雙泵液壓系統(tǒng)、雙泵優(yōu)先轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、多泵供油系統(tǒng)等?，F(xiàn)行的雙泵液壓系統(tǒng)有幾種油路形式(1)工作泵和轉(zhuǎn)向泵各自獨(dú)立;(2)雙泵單穩(wěn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng):轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油液可以合并到工作裝置液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)合流;(3)雙泵優(yōu)先閥轉(zhuǎn)向系統(tǒng):當(dāng)不需要轉(zhuǎn)向工作時(shí)，轉(zhuǎn)向流量全部合流到工作裝置液壓系統(tǒng)，本文以現(xiàn)行180FV輪式裝載機(jī)為研究對(duì)象。 圖2

12、-1180FV輪式裝載機(jī)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 1-轉(zhuǎn)向閥:2-儲(chǔ)氣筒;3-電磁開(kāi)關(guān);4-雙作用安全閥;5-鏟斗油缸;6-分配閥;7-動(dòng)臂液壓缸;8-轉(zhuǎn)向液壓缸;9-鎖緊閥;10-流量控制閥; 工作泵由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)多路換向閥進(jìn)入液壓油缸，動(dòng)臂和鏟斗在動(dòng)臂油缸和產(chǎn)斗油缸的驅(qū)動(dòng)下，繞鉸接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)鏟斗的鏟掘、裝載、提升、卸料、收斗及動(dòng)臂舉升和下降，完成油缸向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。動(dòng)臂油缸伸縮，動(dòng)臂繞后端鉸接支架旋轉(zhuǎn)，鏟斗將會(huì)提升和下降。搖臂后端與翻轉(zhuǎn)油缸連接，中間和動(dòng)臂鉸接，前端和拉桿連接。轉(zhuǎn)斗油缸動(dòng)作時(shí)，搖臂繞中間鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿的連動(dòng)實(shí)現(xiàn)鏟斗的收斗和卸斗。 裝載機(jī)在作為行走工程機(jī)械，方便的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是非常重要

13、的。目前裝載機(jī)普遍采用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向輪之間非機(jī)械連接(液壓管連接到轉(zhuǎn)向油缸)，安裝布置方便，轉(zhuǎn)向力矩小。轉(zhuǎn)向泵、轉(zhuǎn)向器及其相匹配的優(yōu)先閥、轉(zhuǎn)向油缸等組成裝載機(jī)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)。 裝載機(jī)要求的功率即負(fù)載功率，但其輸入功率是發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率。其能量損失主要是液壓系統(tǒng)損失，系統(tǒng)的匹配損失，機(jī)械損失，動(dòng)能及勢(shì)能損失。其中液壓系統(tǒng)損失主要有溢流損失、節(jié)流損失、卸荷損失、沿程損失。 2.2裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng) 工作裝置機(jī)構(gòu)有:舉升缸、動(dòng)臂、連桿、鏟斗、翻斗缸、搖臂，其中主要機(jī)構(gòu)是動(dòng)臂和鏟斗。裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)主要由工作泵、多路換向閥、舉升油缸、翻斗油缸等組成。裝載機(jī)工作裝置的四

14、個(gè)作業(yè)循環(huán)為，分別是:鏟掘，移運(yùn)，卸料，回程。 (1)插入阻力 裝載機(jī)駛進(jìn)料堆時(shí)放下鏟斗，以一定傾角插入料堆少許，此時(shí)產(chǎn)生插入阻力，即料堆對(duì)鏟斗的反作用力。在加大發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)的同時(shí)，逐漸后傾鏟斗及提升鏟斗將物料鏟入斗內(nèi)。最大插入阻力是由裝載機(jī)的最大牽引力決定的。 可用以下公式來(lái)計(jì)算裝載機(jī)的最大插入阻力 式中M-變矩器渦輪輸出力矩： i-變矩器渦輪至輪邊的傳動(dòng)比； η-傳動(dòng)系總效率； Rw-輪胎的動(dòng)力半徑 (2)掘起阻力:產(chǎn)生在提升動(dòng)臂時(shí)料堆對(duì)鏟斗的反作用力 (3)物料重力Fg：物料重力在鏟斗收斗時(shí)為最大值 2.3裝載機(jī)轉(zhuǎn)向液壓回路 180FV液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成:轉(zhuǎn)向泵

15、、優(yōu)先閥、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向缸、液壓油箱等。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，液壓油經(jīng)轉(zhuǎn)向器被分配到左右轉(zhuǎn)向缸，推動(dòng)轉(zhuǎn)向油缸活塞運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 180FV型輪式裝載機(jī)，其所用轉(zhuǎn)向閥的結(jié)構(gòu)分為轉(zhuǎn)閥式和滑閥式兩種，而以滑閥式居多。本類(lèi)裝載機(jī)采用的是折腰式液壓轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，車(chē)架的前、后兩部分互相鉸接，而轉(zhuǎn)向油缸的活塞桿和缸筒分別與前車(chē)架，后車(chē)架相鉸接。通過(guò)操縱方向盤(pán)，使左右轉(zhuǎn)向油缸分別做伸縮運(yùn)動(dòng)，從而折轉(zhuǎn)前后車(chē)架使裝載機(jī)轉(zhuǎn)向。其轉(zhuǎn)向液壓回路如圖2-2所示，主要由轉(zhuǎn)向油缸1、轉(zhuǎn)向油泵5、全液壓式轉(zhuǎn)向器7等組成。 裝載機(jī)不轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向閥處于中位，轉(zhuǎn)向油泵的輸出油液經(jīng)轉(zhuǎn)向閥流回油箱。因轉(zhuǎn)向閥芯和閥體的軸向間隙在制造時(shí)已得到嚴(yán)格控制

16、，此時(shí)雖然轉(zhuǎn)向油缸兩腔都通回油，但因滑閥的阻尼作用，使油缸中能形成一定的壓力，使轉(zhuǎn)向反應(yīng)靈敏，而且該阻尼作用能維持裝載機(jī)直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性。裝載機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向閥芯的移動(dòng)使轉(zhuǎn)向油缸一腔通壓力油，另一腔通回油路，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。180FV型裝載機(jī)用的轉(zhuǎn)向閥與轉(zhuǎn)向器用螺栓連接成一體，并固定在后車(chē)架上。轉(zhuǎn)向閥屬于三位四通閥，中位為X機(jī)能。合理的阻尼作用使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)既反應(yīng)靈敏，又具有較高的效率，且結(jié)構(gòu)較常壓式的簡(jiǎn)單。如上所述，不轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)滑閥處于中間位置，轉(zhuǎn)向閥的中位機(jī)能保證轉(zhuǎn)向油缸兩腔具有較小的壓力，維持裝載機(jī)直線(xiàn)行駛;向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)螺桿和滑閥一起軸向向下移動(dòng)，于是兩轉(zhuǎn)向油缸的一個(gè)伸長(zhǎng)、一個(gè)縮短，使裝載

17、機(jī)向右轉(zhuǎn)向。與此同時(shí)，前后車(chē)架的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)反饋桿的反饋?zhàn)饔?，使滑閥回到中位，停止轉(zhuǎn)向;反之，向左轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)裝載機(jī)向左轉(zhuǎn)向。 圖2-2180FV型裝載機(jī)轉(zhuǎn)向液壓回路 1-轉(zhuǎn)向液壓缸:2-流量增益閥;3-濾油器;4-冷卻器;5-轉(zhuǎn)向液壓泵;6-減壓閥;7-液壓式轉(zhuǎn)向器 為使轉(zhuǎn)向過(guò)程不受柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化的影響，該轉(zhuǎn)向液壓回路中設(shè)有恒流閥。它由節(jié)流板、調(diào)壓閥和錐閥等組成。工作時(shí)液壓油液由進(jìn)油口進(jìn)入恒流閥，并經(jīng)節(jié)流板上的孔進(jìn)入轉(zhuǎn)向閥，通過(guò)閥體內(nèi)部的孔道使節(jié)流板兩側(cè)的壓力分別作用于調(diào)壓閥的兩端，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)因液壓泵的輸出流量增大，通過(guò)節(jié)流板孔的流量加大，從而節(jié)流板兩側(cè)壓力差增大。當(dāng)通過(guò)節(jié)

18、流板孔的流量達(dá)到一定值時(shí)，節(jié)流板兩側(cè)的壓力差將克服調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力，使調(diào)壓閥芯左移、調(diào)壓閥芯開(kāi)啟，一部分油液流回油箱，使進(jìn)入轉(zhuǎn)向閥的流量受到限制，轉(zhuǎn)向油缸移動(dòng)速度將不致因柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而忽快忽慢。 當(dāng)裝載機(jī)轉(zhuǎn)向阻力過(guò)大時(shí)，恒流閥中的錐閥開(kāi)啟，保證轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的安全。阻尼孔的作用是防止調(diào)壓閥移動(dòng)速度過(guò)快而造成的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。 2.3.1轉(zhuǎn)向泵 轉(zhuǎn)向泵是為液壓轉(zhuǎn)向回路提供能量的元件，即將電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成有一定流量和壓力的形式輸送到轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)中去。目前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中經(jīng)常采用的定量泵，其供油方式為粗放型，能使多余的液壓直接溢流。節(jié)能變量泵也在國(guó)內(nèi)裝載機(jī)上應(yīng)用，這種系統(tǒng)稱(chēng)為泵控轉(zhuǎn)

19、向系統(tǒng)，泵的壓力總是等于負(fù)荷壓力與節(jié)流壓差之和。液壓泵是液壓系統(tǒng)的原動(dòng)件，它的性能效率對(duì)節(jié)能有重要意義。 泵作為起始能量轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)液壓系統(tǒng)的總效率影響很大，所以要想提高能量利用率首先需選擇合適的動(dòng)力源。至于液壓泵的總效率，一方面取決于機(jī)械效率和容積效率以及液壓泵的結(jié)構(gòu)形式，另一方面又與使用壓力、液壓泵轉(zhuǎn)速及體粘度等因素息息相關(guān)。因此可采用一下方式來(lái)提高液壓泵的總效率:(I>選用合理的液壓泵。一般壓力小于2.5MPa時(shí)選用齒輪泵;在2.5MPa到6.3MPa之間選用葉片泵;在大于6.3MPa時(shí)選用柱塞泵。表1為常用泵的效率。(2)選用合理的液壓泵轉(zhuǎn)速。提高液壓泵效率的最佳轉(zhuǎn)速一般在1000-

20、1800r/min范圍內(nèi)。(3)選用合適粘度的液壓油。液壓油粘度越高泄露越少，摩擦阻力也越大，此時(shí)雖然容積效率提高了，但機(jī)械效率相對(duì)降低，影響泵的自吸能力。而使用低粘度液壓油時(shí)，結(jié)果恰恰相反。 表2-1常用液壓泵效率 類(lèi)別 柱塞泵 螺桿泵 葉片泵 齒輪泵 容積效率 0.850.98 0.850.95 0.800.95 0.700.90 機(jī)械效率 0.750.90 0.700.85 0.750.85 0.600.80 總效率 0.750.85 0.750.80 0.750.80 0.600.75 2.3.2全液壓轉(zhuǎn)向器 （1）全液壓轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)組成 轉(zhuǎn)向器按系統(tǒng)分為開(kāi)芯，閉芯和負(fù)荷

21、傳感等，其中負(fù)荷傳感又分為靜態(tài)信號(hào)和動(dòng)態(tài)信號(hào)負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向器。從功能上講，BZZ系列全液壓轉(zhuǎn)向器分為:開(kāi)芯系統(tǒng).閉芯系統(tǒng)和負(fù)荷傳感系統(tǒng).轉(zhuǎn)向器處于中位位置時(shí)，油泵將液壓油供入轉(zhuǎn)向器“p;口，油液進(jìn)入轉(zhuǎn)向器內(nèi)。開(kāi)芯系統(tǒng)中，壓力油經(jīng)由閥芯閥套副內(nèi)腔回油，至轉(zhuǎn)向器“T”口流回油箱，閉芯系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向器處于中位位置時(shí)，油不能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部回油，系統(tǒng)恒壓。 1)方向盤(pán)不轉(zhuǎn)(即中間位置) 圖2-4(a)為全液壓轉(zhuǎn)向器在中位工作時(shí)的示意圖。閥芯、閥套受定中彈簧片的作用，在中位狀態(tài)，轉(zhuǎn)向油泵提供高壓液壓油，油液流經(jīng)閥芯、閥套的端的兩列小孔，接著進(jìn)入閥芯內(nèi)，接著經(jīng)過(guò)油口T，然后流回油箱。方向盤(pán)不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，定中彈

22、簧作用。因?yàn)橛涂赗和L都被閥芯堵塞住，因此轉(zhuǎn)向油缸里的油液不流動(dòng)，從而活塞保持靜止，裝載機(jī)朝著固定的方向行駛。 圖2-3全液壓轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu) 1-連接塊(內(nèi)花鍵連接沒(méi)有該零件)2-前蓋3-螺釘4-彈簧墊5-0型密封圈:6-X密封圈7-擋環(huán)8-推力軸承9-滑環(huán)10-0型密封圈11-隔板12-定轉(zhuǎn)副13-后蓋14-螺栓15-限位塊16-聯(lián)動(dòng)軸17-閥芯閥套副18-閥體19-鋼球20-限位螺栓21-0型密封圈22-彈簧片23-撥銷(xiāo)24-FK組合閥 2)向左轉(zhuǎn)向 圖2-4(c)為全液壓轉(zhuǎn)向器向左轉(zhuǎn)彎的示意圖。方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使閥芯逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，定中彈簧單向受壓力。從而閥芯相對(duì)于閥套轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的

23、最大角度為3010之后，閥套上的進(jìn)油口P與閥芯油槽連接成通路，液壓泵提供的油液流經(jīng)閥套和閥芯上的小油槽，又經(jīng)閥套流回定子和轉(zhuǎn)子，從而使轉(zhuǎn)子和定子相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，從轉(zhuǎn)子和定子流出的油液，流經(jīng)閥套后從油口L進(jìn)入左轉(zhuǎn)向油缸大腔，從而油缸活塞桿伸出，推動(dòng)車(chē)架，車(chē)架帶動(dòng)帶動(dòng)車(chē)輪左轉(zhuǎn)向，油缸小腔的油液則從油口R流入閥套、閥芯回油槽，進(jìn)而從閥套上面的回油孔流回油箱。左轉(zhuǎn)時(shí)，左轉(zhuǎn)向油缸有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸無(wú)桿腔相通，油液進(jìn)入小腔，活塞桿縮回油缸，車(chē)輪左轉(zhuǎn);左轉(zhuǎn)向油缸大腔通右轉(zhuǎn)向油缸的小腔，油液從右轉(zhuǎn)向油缸小腔，經(jīng)左轉(zhuǎn)向油缸的大腔流入R口，從閥套回油孔徑油口流回液壓油箱。 圖2-4(a)全液壓轉(zhuǎn)向器的工作示意圖

24、(中位時(shí) 圖2-4(b)全液壓轉(zhuǎn)向器的工作示意圖(中位時(shí)) 當(dāng)閥芯、閥套之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角為1.5的時(shí)候，油路開(kāi)始接通，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向油泵的油通向油缸，供油量與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角是正比關(guān)系。當(dāng)方向盤(pán)左轉(zhuǎn)一角度，并保持不變時(shí)，因前述油道處于開(kāi)口狀態(tài)，使來(lái)自轉(zhuǎn)向油泵的液壓油帶動(dòng)轉(zhuǎn)子右轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角等于方向盤(pán)轉(zhuǎn)角時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)帶動(dòng)閥套，“隨動(dòng)”左轉(zhuǎn)，直到在定子彈簧作用力下，閥套、閥芯回到中間位置，所轉(zhuǎn)角度等于方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角。此時(shí)，閥套與閥芯相對(duì)轉(zhuǎn)角為零，轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)向油缸的通道閉合，從而轉(zhuǎn)向油泵的油液進(jìn)入閥套，經(jīng)過(guò)閥芯的回油槽，從閥套的回油孔回油箱，轉(zhuǎn)向完成。若方向盤(pán)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子、閥套連續(xù)隨動(dòng)至極限位置。這就是液

25、壓反饋隨動(dòng)原理。 圖2-4(c)全液壓轉(zhuǎn)向器的工作示意圖(左轉(zhuǎn)向) 3)右轉(zhuǎn)彎 圖2-4(d)是轉(zhuǎn)向器右轉(zhuǎn)的示意圖。方向盤(pán)右轉(zhuǎn)，帶動(dòng)閥芯沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向原理同左轉(zhuǎn)向。 4)人力轉(zhuǎn)向 在意外情況下，比如發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，或者轉(zhuǎn)向泵故障，可手轉(zhuǎn)向，向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)1030，經(jīng)拔銷(xiāo)，使聯(lián)動(dòng)軸、閥套、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子相當(dāng)于液壓泵。油液被轉(zhuǎn)子吸出，流經(jīng)單向閥、閥套和閥芯，最后流入轉(zhuǎn)子泵進(jìn)油腔。這樣最終油液進(jìn)人轉(zhuǎn)向油缸大腔，活塞桿伸出，裝載機(jī)右轉(zhuǎn)彎。 圖2-4(d)全液壓轉(zhuǎn)向器的工作示意圖(右轉(zhuǎn)向) 5)計(jì)量馬達(dá) 計(jì)量馬達(dá)主要是由定子和轉(zhuǎn)子等零件組成。其中，定子位于閥體下

26、端，包含七個(gè)圓柱型的齒，轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)，包含六個(gè)齒并和聯(lián)軸器花鍵連接。 等距圓弧外擺線(xiàn)齒是計(jì)量馬達(dá)的主要齒形，其齒廓形狀使轉(zhuǎn)子曲線(xiàn)的所有點(diǎn)都能夠嚙合，保證了轉(zhuǎn)、定子曲線(xiàn)在任何狀態(tài)下都可以構(gòu)成七個(gè)腔室，互相隔離。轉(zhuǎn)子軸繞定子軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，同時(shí)，轉(zhuǎn)子自身逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒。轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，并繞定子轉(zhuǎn)六周，轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)一周，七個(gè)齒槽空間排油，進(jìn)而轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)使油液從密閉齒槽流出。此種液壓馬達(dá)排量大。 3節(jié)能液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制策略劃分 3.1節(jié)能液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與中小型裝載機(jī)相比，大型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)普遍采用變量泵液壓系統(tǒng)，雖然一定程度上解決了溢流損失問(wèn)題，但其核心元件潤(rùn)滑情況復(fù)雜、對(duì)污染相對(duì)敏感且控制油

27、路復(fù)雜，在耐久性等方面與國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品有很大的差距，因此本文以180FV型輪式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向和工作裝置液壓系統(tǒng)作為載體設(shè)計(jì)了一套節(jié)能液壓系統(tǒng)，通過(guò)相應(yīng)的能量管理策略減少液壓系統(tǒng)中的溢流損失和部分節(jié)流損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。 該系統(tǒng)包含工作裝置液壓系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，閉芯無(wú)反應(yīng)式轉(zhuǎn)向器控制轉(zhuǎn)向液壓缸，多路閥轉(zhuǎn)斗聯(lián)、動(dòng)臂聯(lián)分別控制轉(zhuǎn)斗液壓缸與動(dòng)臂液壓缸，定量泵為液壓系統(tǒng)動(dòng)力源。工作系統(tǒng)蓄能器與轉(zhuǎn)向蓄能器分別作為輔助動(dòng)力源串聯(lián)于工作液壓系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，壓力傳感器11、21分別用于監(jiān)測(cè)蓄能器10、20的壓力，位移傳感器4、8、12則分別監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)斗液壓缸、動(dòng)臂液壓缸和轉(zhuǎn)向液壓缸活塞的位移，信號(hào)進(jìn)入控制器用于判

28、別液壓缸速度是否與控制信號(hào)成正比，控制器根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整?；诎踩钥紤]，系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)先保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常機(jī)能，所以定量泵優(yōu)先向轉(zhuǎn)向蓄能器供能，其次向工作系統(tǒng)蓄能器供能。且為保證系統(tǒng)的正常動(dòng)作，工作系統(tǒng)蓄能器、轉(zhuǎn)向蓄能器正常情況下均應(yīng)保有對(duì)應(yīng)系統(tǒng)工作一個(gè)循環(huán)所需求的能量。 圖3.1節(jié)能液壓系統(tǒng)原理圖 1多路閥轉(zhuǎn)斗聯(lián)2多路閥動(dòng)臂聯(lián)3轉(zhuǎn)斗液壓缸4、8、13位移傳感器5動(dòng)臂液壓缸6控制器7、9雙作用安全閥10工作系統(tǒng)蓄能器11壓力傳感器12左轉(zhuǎn)向液壓缸14右轉(zhuǎn)向液壓缸15或門(mén)型梭閥16左轉(zhuǎn)向限位閥17右轉(zhuǎn)向限位閥18轉(zhuǎn)速傳感器19閉芯無(wú)反應(yīng)式轉(zhuǎn)向器20轉(zhuǎn)向蓄能器21轉(zhuǎn)向蓄能器壓力傳感器

29、22安全閥23定量泵24、26、27過(guò)濾器25傳動(dòng)軸28發(fā)動(dòng)機(jī)29油箱30三位四通電磁換向閥31、32安全閥 3.2分層式節(jié)能控制策略劃分 3.2.1整體控制策略 為定性描述控制策略，將控制策略劃分為怠速模式、工作裝置動(dòng)作模式和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式，如圖3.2所示?；谵D(zhuǎn)向優(yōu)先原則，裝載機(jī)工作時(shí)優(yōu)先選擇轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式，工作裝置動(dòng)作模式其次，怠速模式最后，三種模式之間相互聯(lián)系，遍歷之后返回初始狀態(tài)，然后再次進(jìn)行選擇，循環(huán)往復(fù)，保證工作裝置液壓系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的供能。下述中Paccz、Paccz(k+1)分別為轉(zhuǎn)向蓄能器工作壓力及其預(yù)測(cè)壓力，P1、P2分別為轉(zhuǎn)向蓄能器最低、最高工作壓力，Pw

30、、Pw(k+1)為工作系統(tǒng)蓄能器工作壓力及其預(yù)測(cè)壓力，Pmin、Pmax分別為其最低、最高工作壓力，n為方向盤(pán)轉(zhuǎn)速，Vn為對(duì)應(yīng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)速下實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)向液壓缸活塞的速度，Vnmin為對(duì)應(yīng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)速n下轉(zhuǎn)向液壓缸活塞速度下限值，α動(dòng)臂聯(lián)、α轉(zhuǎn)斗聯(lián)分別為動(dòng)臂聯(lián)、轉(zhuǎn)斗聯(lián)操作手柄角度，由于邏輯判斷中動(dòng)臂聯(lián)、轉(zhuǎn)斗聯(lián)操作手柄角度無(wú)區(qū)別，因此選用α表示任一操作手柄角度，Vα為對(duì)應(yīng)操作手柄角度下實(shí)測(cè)工作裝置液壓缸活塞的速度，Vnmin為對(duì)應(yīng)操作手柄角度下工作裝置液壓缸活塞速度下限值。controlsignal為三位四通換向閥控制信號(hào)，controlsignal1為三位四通換向閥控制信號(hào)，controlsignal=

31、-1時(shí)，三位四通換向閥工作在左位，controlsignal=0時(shí)，三位四通換向閥工作在中位。 圖3.2整體控制策略劃分 3.2.2轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式 該模式下包含左轉(zhuǎn)向工況和右轉(zhuǎn)向工況，如圖3.3所示，此處僅以右轉(zhuǎn)向工況為例進(jìn)行說(shuō)明。該模式下，駕駛員操縱閉芯無(wú)反應(yīng)式轉(zhuǎn)向器使P口與R口接通，右轉(zhuǎn)向液壓缸有桿腔，左轉(zhuǎn)向液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，裝載機(jī)車(chē)體繞鉸接點(diǎn)進(jìn)行右轉(zhuǎn)向。在該過(guò)程中，首先設(shè)定蓄能器壓力上下限用于實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)型控制，控制器通過(guò)位移傳感器監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向液壓缸的活塞桿位移并計(jì)算其速度，判別其速度是否與方向盤(pán)轉(zhuǎn)速相匹配，進(jìn)而判別轉(zhuǎn)向蓄能器是否與負(fù)載需求功率匹配，然后控制三位四通換向閥工作，實(shí)現(xiàn)定量泵

32、輸出功率分配，減少溢流損失。 具體實(shí)施過(guò)程如下： 轉(zhuǎn)速傳感器將閉芯無(wú)反應(yīng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速信號(hào)（駕駛員意圖）反饋至控制器，判別為轉(zhuǎn)向工況： （1）轉(zhuǎn)向蓄能器壓力值及其預(yù)測(cè)值均高于下限值，則通過(guò)轉(zhuǎn)向液壓缸的活塞速度和轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速進(jìn)行功率匹配，判別轉(zhuǎn)向蓄能器輸出流量是否足以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向。 （2）轉(zhuǎn)向蓄能器壓力值及其預(yù)測(cè)壓力值二者中有一項(xiàng)低于其下限值，則說(shuō)明無(wú)法保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常工作，所以三位四通換向閥工作在右位，優(yōu)先向閉芯無(wú)反應(yīng)式轉(zhuǎn)向器供能，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式。 在保證轉(zhuǎn)向蓄能器壓力高于其下限值的前提下，控制器將轉(zhuǎn)向液壓缸活塞速度信號(hào)與轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速信號(hào)下對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向液壓缸活塞速度下限值進(jìn)行對(duì)比，有

33、以下情況： （1）轉(zhuǎn)向液壓缸活塞速度高于對(duì)應(yīng)閉芯無(wú)反應(yīng)式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速下液壓缸活塞速度的下限值，說(shuō)明轉(zhuǎn)向蓄能器20內(nèi)能量足夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向。然后控制器檢查多路閥轉(zhuǎn)斗聯(lián)、動(dòng)臂聯(lián)的操作手柄角度是否為0，若均為0則說(shuō)明工作裝置不動(dòng)作，判別模式進(jìn)入下一循環(huán)；若任一操作手柄角度不為0，則說(shuō)明工作裝置動(dòng)作，控制模式進(jìn)行工作裝置動(dòng)作模式判別。 （2）轉(zhuǎn)向液壓缸活塞速度低于對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速下液壓缸活塞速度的下限值，說(shuō)明轉(zhuǎn)向蓄能器內(nèi)壓力無(wú)法驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向液壓缸正常工作，進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式（如圖3.4所示）：三位四通換向閥工作在右位，此時(shí)定量泵與轉(zhuǎn)向蓄能器合流，且在轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速不為0即轉(zhuǎn)向未完成的情況下，三位四通換向閥一直工

34、作在右位；在轉(zhuǎn)向完成的情況下：若工作裝置不動(dòng)作或者工作系統(tǒng)蓄能器滿(mǎn)足工作裝置供能需求，三位四通換向閥一直工作在右位，直至轉(zhuǎn)向蓄能器內(nèi)壓力達(dá)到其上限值，然后三位四通換向閥工作在中位，定量泵卸荷，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式判別；若工作系統(tǒng)蓄能器壓力不足以驅(qū)動(dòng)工作裝置正常動(dòng)作，則進(jìn)行工作裝置動(dòng)作模式判別。 圖3.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式 圖3.4轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式 3.2.3工作裝置動(dòng)作模式 正常作業(yè)工況下，裝載機(jī)工作裝置動(dòng)作依次為鏟斗插入物料、收斗、動(dòng)臂舉升、卸料、空載收斗以及動(dòng)臂下降。在該節(jié)能液壓系統(tǒng)中，由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式和轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式優(yōu)先保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常工作，然后通過(guò)壓力傳感器

35、監(jiān)測(cè)工作系統(tǒng)蓄能器內(nèi)壓力及其變化率，利用位移傳感器監(jiān)測(cè)液壓缸活塞位移并計(jì)算速度，通過(guò)判斷速度是否低于操作手柄角度對(duì)應(yīng)的速度下限值，進(jìn)而判斷工作系統(tǒng)蓄能器是否可以驅(qū)動(dòng)工作裝置正常動(dòng)作，若可以則進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式，若無(wú)法滿(mǎn)足工作裝置供能需求，則定量泵通過(guò)三位四通換向閥與工作系統(tǒng)蓄能器合流，兩者共同驅(qū)動(dòng)工作裝置動(dòng)作。在定量泵向工作系統(tǒng)蓄能器供能過(guò)程中，如果轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供能不足，則進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式，若轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供能充足則三位四通換向閥一直工作在左位直至工作系統(tǒng)蓄能器的壓力達(dá)到其上限值，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式。 本文僅以收斗工況作為實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明： 駕駛員控制多路閥轉(zhuǎn)斗聯(lián)工作在右位，轉(zhuǎn)斗液

36、壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，驅(qū)動(dòng)鏟斗收回。由于物料重力、阻力，鏟斗受到重載，所以此時(shí)工作裝置液壓系統(tǒng)處于高壓小流量狀態(tài)?？刂破魍ㄟ^(guò)壓力傳感器監(jiān)測(cè)工作系統(tǒng)蓄能器內(nèi)壓力、多路閥轉(zhuǎn)斗聯(lián)操縱桿角度和位移傳感器的反饋信號(hào)判斷工作系統(tǒng)蓄能器內(nèi)能量是否可以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)斗液壓缸正常工作，然后驅(qū)動(dòng)三位四通換向閥工作，使定量泵的輸出功率與負(fù)載需求功率相匹配，減少溢流損失和部分節(jié)流損失。具體模式識(shí)別過(guò)程如下： （1）工作系統(tǒng)蓄能器內(nèi)壓力值及其預(yù)測(cè)壓力值大于下限值，轉(zhuǎn)斗液壓缸活塞速度大于對(duì)應(yīng)操縱桿角度下速度下限值，說(shuō)明此時(shí)工作系統(tǒng)蓄能器內(nèi)能量滿(mǎn)足工作裝置供能需求，定量泵不與工作系統(tǒng)蓄能器合流，工作系統(tǒng)蓄能器單獨(dú)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)斗液

37、壓缸工作，然后選擇轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式 （2）工作系統(tǒng)蓄能器內(nèi)壓力值、預(yù)測(cè)壓力值以及液壓缸活塞速度有一值小于對(duì)應(yīng)操縱桿角度的下限值，說(shuō)明此時(shí)工作系統(tǒng)蓄能器不滿(mǎn)足轉(zhuǎn)斗液壓缸的供能需求，則三位四通換向閥工作在左位，定量泵與工作系統(tǒng)蓄能器合流，兩者共同為工作裝置供能。且當(dāng)三位四通換向閥工作在左位時(shí)，如果轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速為0（即轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作），三位四通換向閥一直工作在左位直至工作系統(tǒng)蓄能器的壓力達(dá)到其上限值；如果轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速不為0，通過(guò)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向蓄能器內(nèi)壓力及轉(zhuǎn)向液壓缸活塞位移判斷是否需要定量泵向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供能,在優(yōu)先保證轉(zhuǎn)向的前提下，若需要?jiǎng)t進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作模式判別，若轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不需要供能則三位四通換向閥一直工

38、作在左位，直至工作系統(tǒng)蓄能器的壓力達(dá)到上限值，然后控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式。工作裝置動(dòng)作模式在工作裝置動(dòng)作過(guò)程中循環(huán)往復(fù)，直至收斗完成。 圖3.5工作裝置動(dòng)作模式 3.2.4怠速模式 裝載機(jī)存在怠速工況，即裝載機(jī)既不工作也不轉(zhuǎn)向，控制方法如下： 在該工況下控制器進(jìn)行怠速模式識(shí)別，如圖3.6所示。優(yōu)先監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向蓄能器壓力:若低于其上限值，則進(jìn)行轉(zhuǎn)向蓄能器判別模式。若轉(zhuǎn)向蓄能器壓力達(dá)到其上限值,則判斷工作系統(tǒng)蓄能器壓力是否達(dá)到其上限值：若工作系統(tǒng)蓄能器壓力低于其上限值，則定量泵向其供能，三位四通換向閥工作在左位，而且同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速，多路閥操作手柄角度用于判斷轉(zhuǎn)向、工作系統(tǒng)是否動(dòng)作，任

39、一系統(tǒng)動(dòng)作則進(jìn)行相應(yīng)的模式判別，均不工作則三位四通換向閥一直工作在左位直至工作系統(tǒng)蓄能器壓力達(dá)到其上限值，然后三位四通換向閥工作在中位，定量泵卸荷，返回初始狀態(tài)；若工作系統(tǒng)蓄能器壓力達(dá)到其上限值，定量泵卸荷，三位四通換向閥工作在中位，判別模式返回初始狀態(tài)進(jìn)入下一循環(huán)。 圖3.6怠速模式 基于串聯(lián)式混合動(dòng)力構(gòu)型提出一種新型節(jié)能液壓系統(tǒng)，采用開(kāi)關(guān)—功率跟隨的控制方法，提出相應(yīng)的控制策略，使蓄能器工作壓力限定在一定范圍之內(nèi)，同時(shí)利用液壓缸速度與轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)速、多路閥控制信號(hào)對(duì)蓄能器輸出功率與負(fù)載需求功率進(jìn)行匹配，在保證該系統(tǒng)正常工作的前提下，降低油耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 總結(jié) 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，加

40、之受節(jié)能環(huán)保的要求，用戶(hù)對(duì)操作質(zhì)量要求不斷提高，變量系統(tǒng)必然成為液壓系統(tǒng)的市場(chǎng)主流。本文以輪式裝載機(jī)定量泵液壓系統(tǒng)作為載體，在液壓系統(tǒng)中加裝儲(chǔ)能及控制元件，通過(guò)相應(yīng)的能量管理策略減小液壓系統(tǒng)中的能量損失，為實(shí)現(xiàn)整機(jī)的節(jié)能減排提供一種新方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與高效率的結(jié)合。 參考文獻(xiàn) [1]徐禮超,葛如海,常綠.Acquisitionmethodofloadtimecourseofloaderhydraulicsystemundertypicaloperatingconditions%典型工況下裝載機(jī)液壓系統(tǒng)載荷時(shí)間歷程的制取方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,028(006):57-62. [

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