工程機(jī)械應(yīng)用液壓控制技術(shù)探討

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摘要：液壓控制技術(shù)有助于提高機(jī)械設(shè)備操作性能，使設(shè)備操作更加快捷、準(zhǔn)確。文章通過(guò)分析工程機(jī)械液壓控制技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)，研究該技術(shù)在電氣控制及自動(dòng)化、智能化控制等領(lǐng)域的應(yīng)用，以推動(dòng)該技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；液壓控制技術(shù)；電氣控制

在我國(guó)，機(jī)械化作業(yè)模式正在逐漸替代傳統(tǒng)的手工操作模式，成為目前工程領(lǐng)域中較重要的作業(yè)方式。機(jī)械化作業(yè)具有較高的運(yùn)行效率，有利于控制工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度，液壓傳動(dòng)控制技術(shù)能夠顯著改善設(shè)備的機(jī)械性能、增加設(shè)備的功能，因此有必要對(duì)機(jī)械液壓控制技術(shù)展開(kāi)深入研究。

1工程機(jī)械液壓控制技術(shù)概述

工程機(jī)械液壓技術(shù)最早開(kāi)始于20世紀(jì)中葉，是在各類工程機(jī)械上運(yùn)用簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)和元件幫助人們解決問(wèn)題。后來(lái)通過(guò)不斷的應(yīng)用、試驗(yàn)、改進(jìn)，人們發(fā)現(xiàn)將液壓技術(shù)應(yīng)用在工程機(jī)械上可以有效提升使用效率，為后來(lái)液壓控制技術(shù)的更好發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。再往后的二三十年間，世界各國(guó)在工程機(jī)械方面的技術(shù)都有不同程度地發(fā)展，此時(shí)液壓控制技術(shù)也迎來(lái)了高速發(fā)展時(shí)期。液壓控制技術(shù)是工程機(jī)械中使用范圍最廣且技術(shù)更完善的一種控制系統(tǒng)，該技術(shù)主要分為傳動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)兩類控制內(nèi)容。在工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)提高對(duì)液壓控制技術(shù)的重視，深入研究，同時(shí)將傳動(dòng)與控制系統(tǒng)作為機(jī)械系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，這兩個(gè)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)，共同優(yōu)化并完善液壓控制技術(shù)，促進(jìn)液壓控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保機(jī)械使用安全、穩(wěn)定、可靠。工程機(jī)械液壓控制技術(shù)的運(yùn)作原理為：通過(guò)電子機(jī)械技術(shù)，利用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力，從而提高液壓油的工作效率，同時(shí)通過(guò)控制閥門實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓油運(yùn)行的控制，使各構(gòu)件協(xié)調(diào)運(yùn)行。另外，液壓缸可以有多種形式適應(yīng)設(shè)備不同的運(yùn)行方式并進(jìn)行液壓控制，保證運(yùn)作過(guò)程中的安全、可靠。

2液壓控制技術(shù)的特點(diǎn)

液壓控制技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用過(guò)程中有以下3個(gè)特點(diǎn)：盡管受到內(nèi)部狹小空間的影響，液壓控制技術(shù)依然可以滿足大功率、多方位執(zhí)行器集中操作的性能要求；液壓控制的動(dòng)力來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)系統(tǒng)能夠較高程度地實(shí)現(xiàn)能源利用，符合能源綜合、高效利用的需求；不論外界環(huán)境如何變化，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中液壓控制技術(shù)不會(huì)受地形、地質(zhì)條件、地理位置等因素影響，且能順利完成工作。

3液壓控制技術(shù)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用液壓控制技術(shù)時(shí)，不會(huì)受到地形地質(zhì)特點(diǎn)、地理位置等因素的制約，可以實(shí)現(xiàn)多方位的執(zhí)行并完成集中操作。在操作時(shí)，其動(dòng)力來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，確保該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成破壞，維持作業(yè)場(chǎng)所的生態(tài)平衡。

3.1電子控制及自動(dòng)化

（1）電子控制及自動(dòng)化的目標(biāo)。對(duì)液壓挖掘機(jī)、起重機(jī)等大型工程機(jī)械而言，電子控制化以液壓系統(tǒng)的電子控制為主要特征，主要目標(biāo)是提高工程機(jī)械本身的性能和機(jī)能，提高工程機(jī)械的可操作性，提高工程機(jī)械在作業(yè)過(guò)程中的可靠性、安全性及相應(yīng)的承受能力，提高能源的綜合利用率和工程機(jī)械內(nèi)部液壓功率的轉(zhuǎn)化效率。（2）多路閥采用電液比例先導(dǎo)控制。此種方式不僅能促進(jìn)執(zhí)行器工作性能的提升，更為后續(xù)的無(wú)線遙控和遠(yuǎn)程控制奠定了基礎(chǔ)。（3）電子泵技術(shù)。利用電子控制系統(tǒng)可以控制變量泵的壓力、流量等參數(shù)，電控器在接收到傳感器檢測(cè)到的流量和壓力信號(hào)后采取相應(yīng)的處理措施，再依照標(biāo)準(zhǔn)完成復(fù)合控制，從而在變量泵性能、可靠性提升等方面產(chǎn)生良好效果。（4）大型、特種工程機(jī)械的電子化控制。電子控制是大型工程機(jī)械發(fā)展中必不可少的，最主要的目的是降低能耗、提高安全性。

3.2智能化控制

現(xiàn)階段，工程機(jī)械的液壓機(jī)械系統(tǒng)智能化有了一定的發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械的質(zhì)量和性能有很大影響。在采用相關(guān)的智能化控制后，工程機(jī)械的質(zhì)量和使用效率能得到很好的提升和改善。比如，在高級(jí)控制策略被使用后能有效提高挖掘機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，從而讓其在啟動(dòng)、停止時(shí)震動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題得到很大程度的改善。圖1是一種針對(duì)工程機(jī)械大慣性系統(tǒng)加減速運(yùn)動(dòng)控制的方法：基于壓差傳感的進(jìn)、出口節(jié)流獨(dú)立調(diào)節(jié)原理。圖1的閥3和閥4是兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)電液比例的節(jié)流閥，閥3采用壓差傳感方式對(duì)執(zhí)行器的進(jìn)油側(cè)流量進(jìn)行控制，而執(zhí)行器出油側(cè)的壓力則由閥4控制，與執(zhí)行器進(jìn)油側(cè)流量大小無(wú)關(guān)。這種控制模式能夠減少大慣性負(fù)載加速過(guò)程，降低輕制動(dòng)或減速操作時(shí)執(zhí)行器出油側(cè)的壓力，同時(shí)提高系統(tǒng)的阻尼比，該系統(tǒng)是目前縮短大慣性負(fù)載加速過(guò)程并提升減速及制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)性的常見(jiàn)措施之一。技術(shù)智能化最典型的例子是工程機(jī)械無(wú)線遙控，該技術(shù)不僅具有先進(jìn)液壓控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)和通信技術(shù)等功能，還可以轉(zhuǎn)變操作人員的工作環(huán)境，避免出現(xiàn)因視覺(jué)影響而造成的誤操作等事故，在保證操作人員生命安全及工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上提升了自動(dòng)化的程度。

3.3節(jié)能

工程機(jī)械的作業(yè)對(duì)象普遍較為復(fù)雜，其負(fù)載也有很大不同，在這種背景下，使用液壓控制技術(shù)不僅會(huì)影響手動(dòng)控制和電動(dòng)控制的微動(dòng)調(diào)節(jié)，還會(huì)干擾多聯(lián)多路閥的符合操作。基于此，需要通過(guò)應(yīng)用負(fù)載傳感技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題，減小這些問(wèn)題帶來(lái)的不良影響，此外，還能對(duì)溢流閥的溢流量進(jìn)行控制，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。結(jié)合自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及良好的應(yīng)用效果，負(fù)載傳感技術(shù)正在逐漸推廣至各種工程機(jī)械中，特別是在大型工程機(jī)械的液壓控制系統(tǒng)中。使用負(fù)載傳感技術(shù)后能讓流量不受閥前后壓差影響，從而保證微動(dòng)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，各執(zhí)行元件之間的相互影響也會(huì)逐步降低甚至消失。同時(shí)，通過(guò)檢測(cè)壓力補(bǔ)償閥對(duì)壓力變化的影響，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)變量泵變量機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，還能保證其更好地發(fā)揮節(jié)能作用。（1）多路閥中心負(fù)載適應(yīng)系統(tǒng)。就目前而言，很多國(guó)產(chǎn)和從國(guó)外引進(jìn)的工程機(jī)械中都會(huì)使用這種較為簡(jiǎn)易型的節(jié)能措施和系統(tǒng)。（2）抗流量飽和節(jié)能高效同步操作系統(tǒng)。通常情況下，工程機(jī)械都是單泵或者雙泵供油、多執(zhí)行器同時(shí)工作。若泵的流量不足會(huì)導(dǎo)致小壓差執(zhí)行器流量變小或成為零，從而造成設(shè)備無(wú)法正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)或引發(fā)事故工況。這種負(fù)載傳感補(bǔ)償非飽和控制的原理是：當(dāng)監(jiān)測(cè)到流量飽和的信號(hào)時(shí)，各補(bǔ)償器的設(shè)定值會(huì)相應(yīng)降低，但各負(fù)載間的工作速度比例關(guān)系仍維持原狀態(tài)。該系統(tǒng)有利于提升工程機(jī)械的操作性能并達(dá)到節(jié)能、安全的目的。（3）負(fù)流量控制。負(fù)流量控制是使用六通多路閥的液壓系統(tǒng)的節(jié)能新亮點(diǎn)，主要通過(guò)將流量檢測(cè)元件設(shè)置在多路閥中位回油通道上，并將產(chǎn)生的流量信號(hào)引到具有負(fù)流量控制功能的變量泵中，在對(duì)泵排量改變的基礎(chǔ)上，將旁路的回油量控制在穩(wěn)定范圍，從而減少旁路的損失。

3.4發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓系統(tǒng)的功率適應(yīng)控制

（1）局部負(fù)載時(shí)控制模式切換。通過(guò)應(yīng)用新型的微機(jī)系統(tǒng)，可以自主實(shí)現(xiàn)環(huán)境改變情況下發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的改變與調(diào)節(jié)，且微機(jī)能具有多種模式工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的同時(shí)控制。這種系統(tǒng)能在很大程度上實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電調(diào)節(jié)器概念的擴(kuò)充，從而讓微機(jī)按照操縱手柄發(fā)出的指令和工作模式下的指令要求，實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)器和泵的排量。（2）基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感的全局功率適應(yīng)控制。該控制模式是將發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制閥及并行作業(yè)的相關(guān)液壓執(zhí)行元件作為統(tǒng)一整體進(jìn)行設(shè)計(jì)、控制。比如為實(shí)現(xiàn)某一作業(yè)質(zhì)量或讓某項(xiàng)作業(yè)達(dá)到既定速度，不僅可以通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變的方式實(shí)現(xiàn)，還可以通過(guò)改變液壓泵排量、液壓閥開(kāi)度、液壓馬達(dá)排量的方式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)適應(yīng)工程機(jī)械的全局功率，實(shí)現(xiàn)從發(fā)動(dòng)機(jī)到液壓功率的高效率轉(zhuǎn)化。

4結(jié)語(yǔ)

液壓控制技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中，對(duì)工程的順利施工作出了重要貢獻(xiàn)，也推動(dòng)了工程機(jī)械的不斷進(jìn)步，并促進(jìn)機(jī)械工作效率的不斷提升。本文研究了工程機(jī)械應(yīng)用中先進(jìn)的液壓控制技術(shù)，可以為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

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作者：陳其劍 單位：中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司