影响负流量液压系统泵流量因素的试验分析.pdf

图 5改进后结构 上的对应位置攻均布螺纹孔 8 M1 6 ，最后用内六 角螺钉拧紧， 将导向套固定在缸筒上 ， 在缸筒端面 加倒角 ， 以利于 Y形密封圈和 0形圈的装配。在导 向套外侧再加 1处 0形圈。此种结构加工方便 ， 缸 影响负 筒内径镗好后不再需要二次装卡 。装配时将导向套 直接放进缸筒 内， 不再旋合 ， 不会造成 0形圈的划 伤。用内六角扳手对导 向套进行紧固， 装配方便。 改进后 的支腿液压缸 已批量生产 ， 在使用过程 中未出现导向套渗油以及液压缸内泄过大的问题。 参考文献 [ 1 ]刘观华． 液压缸的密封结构[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 0 8 2 9 - 1 2 ． [ 2 】吴宗泽． 机械零件设计手册[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 00 4． [ 3 ]曹建东， 龚 肖新． 液压传动与气动技术【 M ] ． 北京 北京大 学出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 4 】 雷天觉．新编液压工程手册【 J 】 ． 北京 北京理工大学出版 社 ， 1 9 9 9 ． [ 5 ]姜继海． 液压与气压传动【 M ] ． 北京 高等教育出版社 ， 2 002 ． [ 6 ] 郭彦斌， 王丽， 刘朋． 混凝土泵车液压缸导向套结构形式 改进建议[ J 1 ． 液压气动与密封， 2 0 0 9 6 6 2 6 4 ． 通信地址哈尔滨市平房工业园区月华路 1号 哈尔滨工程 机械制造有 限责任公 司研究所 1 5 0 0 0 0 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 2 7 流量液压系统泵流量因素的试验分析 殷鹏龙 ， 张军 ， 焦生杰 ， 黄鸣辉 ， 王剑波 1 ． 常州常林机械有 限公司； 2 ． 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验 室 摘 要 挖掘机的功率损失主要是因为发动机与泵的功率不匹配造成的， 开展泵流量影响因素的研究 可以为控制系统调节泵吸收功率提供依据。 以负流量液压系统为研究对像， 以泵出口压力、 回油负流量控制 压力 和电液 比例 阀二次压力作为影响泵流量的主要因素 ， 在挖掘 机动作过 程中 ， 使用便携式采集系统对相 关量进行采集。 试验结果表明， 泵工作过程中的流量主要受二次压力影响； 负流量控制压力主要作用于无负 荷阶段， 泵出口压力主要作用于溢流阶段， 二者主要功能是压力切断， 减少能量损失。 关键词 挖掘机 ； 负流量 系统 ； 系统测试 ； 性能分 析 挖掘机是土方施工 中的主要工程机械之一 ， 在 建筑 、 公路 、 铁路 、 矿山和水利等工程 中得 到广泛应 用【 l _ 3 】。 其 2 0 1 1 年的销售量已超过 1 7 万台 ， 且逐年递 增 ， 其中 6 0 ％为中型挖掘机。 目前 ， 中型挖掘机的主 要部件 ， 如发动机 、 液压系统和电控系统均受国外企 业技术封锁 ， 国产挖掘机市场份额累计小于 4 0 ％， 且 核心部件均为进 口， 高额利润被 国外企业剥夺 ， 深入 研究挖掘机对提高国产挖掘机性能至关重要。 基金项目 中央高校基本科研业务费专项资金 C HD 2 0 0 9 J C 1 6 2 作者简介 殷鹏龙 1 9 7 1 一 ， 男， 江苏武进人， 高级工程师， 工程硕士， 研究方向 液压挖掘机研发。 4 7- 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 目 前 ， 液压挖掘机效率低下的原因之一就是液 压系统的正常工作能量利用率只有 4 0 ％左右 。国 外企业对液压 系统进行了改进 ， 通过采用变量泵代 替定量泵 ， 用交叉功率分配代替全功率控制和分功 率控制等方法 ， 形成 了现有的负流量 系统 、 正流量 系统和负载敏感系统 。 负流量 系统和正流量系统 的差别是控制信号 与泵摆角分别成负比例和正比例的关系， 二者都是 开式系统 ， 配合压力切断和交叉功率控制等方法应 用于中型挖掘机 中。目前国内仅三一重工采用正流 量系统 三一重工也采用负流量系统 ； 国外主要是 神钢和 日 立采用正流量系统； 国内外其他企业均使 用负流量系统 。负载敏感系统是基于调速 阀调速原 理， 使液压系统流量随泵出口压力与负载压力的差 值相应变化 ， 是闭式 系统 ， 具有较好 的节能和可操 作性 ， 广泛应用于小型挖掘机。 目前 ， 挖掘机能量利用率低 ， 主要原因是发动机 的功率与泵功率不匹配 ， 大部分功率损失于液压元 件的节流和溢流调节。在能源 E l 益紧缺的时代 ， 挖掘 机的节能效果已成为用户选择产品时的关键指标之 一 ，成为挖掘机企业的核心竞争力。高效的节能方法 成为企业和学术界共同关注的热点。因此， 对挖掘机 液压系统的性能进行分析 ， 开发出较好的挖掘机节能 控制系统 ， 对提高企业产品竞争力具有重要意义。 1 试验设备和方法 1 ． 1 试验设备 试验设备主要包括 国机重工 3 2 1 0型液压挖掘 机和雷洛液压采集 系统 如图 1 所示 。 3 2 1 0型液压 挖掘机选用进 口康 明斯 6 B T A 5 ． 9 一 C型发动机及韩 --- 48-- 图 1 试验采集系统 系负流量液压系统 ， 雷洛采集系统主要包括 8通道 采集仪 存储器容量 2 G B ， 连接电缆 ， 2个流量传 感器 范围 0 - 3 0 0 L ／m i n ， 4 个压力传感器 2 个压力 范围为 0 - 6 M P a ， 2个压力范围为 0 ～ 6 0 MP a 。试验 时 ， 采集仪可放 置在驾驶室 内， 连接线 缆与主泵压 力检测 口的传感器相连 ， 试验人员可通过手持采集 仪对主泵压力检测 口上多个压力传感器的数据信 号进行实时采集 。 1 ． 2 试验内容 液压 系统 的性能主要指泵 出 口流量 和压力 随 工况的变化关 系， 最终反 映出来 的就是主泵 的吸收 功率。本试验 的主要 内容是研究主泵电液 比例阀二 次压力 P 、泵出口压力和回油负流量控制压力对泵 流量 的影 响。图 2是变量泵流量控制液压原理图 ， 其 中左泵出 口压力 为 P ， 右泵出 口压力为 P ， 二者 的负流量控制压力分别为P 。 和P ，电液比例阀二 次压力为P 。二次压力 P 是工作过程中电控制系统 唯一调节的参数， 通过它可以实现对泵吸收转矩的 调节 ， 以适应发动机特性。 P 。 为左泵出口压力； p 为右泵出口压力 为二次压力； 为 左泵负流量控制压力； p 。 为右泵负流量控制压力 图 2 变量泵流 量控制液压原理 图 1 ． 3试验 方法 由于该型挖掘机左右泵 的性能参数完全一致 ， 因此只以泵 2 右泵 为研究对象， 通过动臂升降， 斗 杆伸缩， 铲斗伸缩等独立动作， 测量泵 2 右泵 出口 压力p 2 , 负流量控制压力 p 流量 Q 和电液比例阀 二次压力 P ， 获得影响泵出口流量的因素 ， 图 3是挖 掘机液压系统的传感器安装示意图， 试验操作在经 济模式 8挡下进行 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 5 0 1 5 0 l 0 0 0 0 时 间／ s a 斗杆伸出 b 斗杆收回 圈S 斗杆伸缩时3个压力对泵流量影响的试验结果 2 3 4 5 6 7 8 时间／ s a 铲斗伸出 时间／ s b 铲斗收回 圈6 铲斗 伸缩时3 个压力 对泵 流量影响的 试验结果 下转第 5 3 页 ． 唧 仃v 、 一蜒 ． - t I ． 1 ．1 I 王 l l l T l l ● l I 工 l ■ l I- I 量 加 m 5 O t d 罢 R嘲 唧 几v ， l蜒 T l l t l l t t l t l l T l I 量 l l ● 重 ∞ m 5 O 罢 豳 ” 忐 一 I J I ⋯t ⋯⋯ ⋯ - 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2 1 5 ． 通信地址江苏省常州市新北区黄河西路 8 9 8号常州常林 机械有限公司 2 1 3 1 3 6 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 2 2 3 一 5 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m