工程机械液压控制系统技术体系分析

【摘 要】液压控制技术是工程建设中的常用技术，随着这一技术的不断发展，其应用日益广泛。本文就工程机械液压控制系统技术进行了分析，总结其控制方式上的优缺点，从而达到进一步提高技术，改善相关技术体系的目的。

【关键词】工程机械;液压控制系统;技术

引言

液压控制系统技术在某些较为大型的工程机械中，应用尤为重要，其作用就在于提高机械的输出功率，使其能够进行精细化工作。液压控制系统之所以得到相关行业的青睐，主要是因为其自身存在的优势，例如系统不占用空间，灵活轻便，具备高度自动化和智能化的内在构造，形成机电一体化，因而操作方便快捷，出错率较低。但是，目前的机械液压控制系统尚在发展中，仍然需要从实际应用中汲取经验，得到进一步的优化提高，使这一技术更好地为建设工程服务。

1 工程机械液压控制系统技术体系分析

1.1 液压传动与控制系统

液压系统的使用需要能源供给，由发动机输出机械能，然后通过液压泵作用，使机械能转化成液压能。液压阀会对转化后的液压能进行调节，并分配到系统应用中。而其中的液压马达以及液压缸会将转化来的液压能再重新转化为机械能，才能起到机械操作的作用。另外，在计算机技术智能化控制下，使液压泵排量能够配合发动机转速，并控制阀开关，共同提高工程机械的作业效率和工作质量。

1.2 液压系统功率控制技术

为了有效利用液压系统，必须适应其复杂的工作环境。液压挖掘机的工作必须要求挖掘力度到位，并利用定量泵控制流量适宜。对于压力的感应控制，可分为液压机械控制与电子控制两种方式。液压系统功率则主要由压力与流量两个方面的因素控制，其计算方式如公式所示：

其中：W―液压功率;p―液压系统压力;Q―液压系统流量

在两个因素中，压力的控制依靠的是机械的负载，在液压系统进行工作时，会承受一定的外部载荷，因而影响压力因素的变化，于是影响液压系统功率和流量。液压泵的流量计算如下公式所示：

其中：―液压泵流量;―指液压泵输入转速;―液压泵排量

由以上公式可见，液压泵的流量受到排量和转速这两个因素的影响，从而改变系统执行速度。其中，对转速的调节又称为变频调速，而以控制液压泵的排量进而控制调速的方法则称为容积调速。

一般来说，在工程机械工作的过程中，即便由于外部荷载发生改变，而影响到发动机转速稳定性，也必须要采取强硬措施，保持发动机转速，保持转速因子的恒定，从而有效控制液压泵流量和排量。

1.3 液压系统流量控制

液压泵流量的调节方式有两种，即泵控调速和阀控调速。

所谓泵控调速，其运作方式是改变液压泵排量，进而控制系统流量。这种流量控制方式运作过程中，可以避免流量的损失，从而保证功率，实现经济化运转。

在进行泵控调速时，需要通过协调斜盘、柱塞以及滑靴等多种质量元件来调节液压泵斜盘，使之到合适的倾角，这样一来，排量响应上就需要较长的耗时。

所谓阀控调速，其运作方式需要改变液阻，但是，这种方式存在的缺陷是当流量经过控制阀，进入执行元件时，会有多余的流量回流到油箱中，造成浪费。

由此可见，阀控调速运作中会造成流量的浪费，缺乏经济性。但其优势在于，对液压阀开度的调节仅需要质量较小的电磁铁推动阀芯来实现，因此，只要电磁铁的响应频率合适，响应就可以很快。目前工程机械上用的电磁铁，高速的已经可以超过20Hz。

由此可见，泵控调速和阀控调速具有互补的特点，实际应用中完全可以将二者结合使用，从而发扬优势，弥补缺陷。

液压系统在运行过程中，首先需要根据实际的流量需要，确定初始排量，一般来说，初始排量要修比需要流量高出20L/min，甚至以上。然后再由比例阀对流量大小进行进一步的调整，这样可以保证液压系统的经济性和响应速度，避免浪费。就上述情况来说，对正、负流量的控制，外部负载敏感的控制等方面，都列属于泵控与阀控调速相结合的流量控制方式。其中，正、负流量控制的原理如下图1、2所示：

图1 负流量控制液压原理图 图2 正流量控制液压原理图

在负流量的控制中，控制变量泵排量的是主阀中位流量，由图可见这二者的变化方向是相反的。而在正流量控制中，控制液压泵排量与液压阀开度的因素是相同的，这样可以提高响应速度。

负载敏感控制原理如下图3所示：

图3 负载敏感控制控制液压原理图

在负载敏感控制中，主阀上的压力降可以控制液压泵排量，且压力降又同时与操作信号和外负载同时相关，因此，负载敏感控制这种方法是将操作者的速度预期与外负载的速度二者结合的控制方式。

2 液压控制系统技术体系的拓展

2.1 自动化与智能化

（1）电子控制及自动化。目前工程中较为常见的的液压机械都开始使用电子控制系统，电子控制的自动化运用不仅可以提高机械工作效能，而且能够提升作业效率和工程质量，保证工程中各种能源的利用效率。

（2）电液比例先导控制多路阀。利用电液比例控制多路阀，这一方式可以提高机械使用性能，并且为无线和远程计算机自动化控制打下基础，铺垫道路。

（3）采用智能控制系统，有效改善于工程机械的液压控制效率，提升机械液压控制技术的质量和操作技艺，从而在高科技的背景下，更有效率地解决工作中的操作失误或设备损坏等问题。

2.2 节能环保

对于当今的社会而言，节能环保工作是各项生产中都必须关注的重点内容。对于工程机械方面，其节能环保工作包括液压系统的设计，从节能的思想观念出发，保证发动机到液压系统全部过程中的流量控制以及功率控制等的合理性，对于工作介质的必要要求，减少环境污染，降低机械噪音，达到节能环保的目的。

3 结语

综上所述，为了对工程机械液压系统的功率和流量等进行控制，可以采用泵控和阀控相结合的液压方式，汇集其中的优点，为实现经济快捷的机械操作服务。随着科学的不断进步，在传统的液压控制系统基础上，将会得到更多的技术投入和发展，使其进一步智能化和自动化，从而将相关技术推向高效和节能并存的优良体系。

参考文献：

[1]李净仪.李秋红.郑耘杰.简述机械手液压控制系统的设计[J].农机使用与维修，2010（3）.

[2]王成虎.尹志红.挖掘机的液压控制系统[J].建筑机械，2005（11）.

[3]冀宏.左嘉韵.程源.工程机械液压元件及节能液压系统的发展与思考[J].液压与气动，2013（5）.