工程機械液壓控制系統(tǒng)技術(shù)研究

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作為一種實際應(yīng)用效果良好的控制系統(tǒng)，工程機械液壓系統(tǒng)在近期得到了長足的發(fā)展和進步。該項課題的研究，將會更好地提升液壓控制系統(tǒng)的實際效果，從而保證工程機械的良好運轉(zhuǎn)。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

一、概述

在城市建設(shè)日新月異的今天，大型工程機械已經(jīng)成為城市工程項目中不可或缺的工具。而液壓控制系統(tǒng)是大型工程機械中最為重要的組成部分，起到控制和穩(wěn)定的作用。工程機械在作業(yè)當(dāng)中，負(fù)荷變化非常大，有時候功率從零直接加到無窮大，這也就需要機械的控制系統(tǒng)要迅速地做出調(diào)整；另外，工程機械在操作的過程中，機械的多個部件往往需要同時工作，控制系統(tǒng)需要傳動和控制相協(xié)調(diào)，這也對機械的液壓系統(tǒng)帶來了很大的考驗。液壓控制系統(tǒng)主要用于工程機械的控制系統(tǒng)當(dāng)中，其工作原理就是把機械能先轉(zhuǎn)化為液壓能，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)和分配之后，再把液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，以達到對機械各個部件進行控制的目的。當(dāng)液壓泵受到發(fā)動機傳輸過來的機械能后，液壓閥對系統(tǒng)的壓力、方向、流量等進行調(diào)整，使其達到要求的指標(biāo)。液壓控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，比如占用空間小，操作靈活方便等，其自動程度非常高，操作起來十分方便，因此系統(tǒng)的使用越來越廣泛。但是，這也帶來了一些問題，因為液壓控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，科技含量也非常高，操作人員必須了解系統(tǒng)的工作原理，正確操作以防出現(xiàn)問題，而且對液壓系統(tǒng)的維護保養(yǎng)就成了非常必要的環(huán)節(jié)，這也就需要維護人員深入地了解液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理，定期對液壓系統(tǒng)進行維護，以保證液壓系統(tǒng)能夠始終處于最佳的工作狀態(tài)。

二、工程機械液壓控制系統(tǒng)的技術(shù)分析

1.負(fù)流量控制

負(fù)流量控制，是指控制壓力與排量成反比。在換向閥的中位回油道上有一個節(jié)流孔，油液通過節(jié)流孔產(chǎn)生壓差，將節(jié)流口的前壓力引至泵變量機構(gòu)來控制泵的排量。通過節(jié)流孔的流量越大，節(jié)流口前的先導(dǎo)壓力越大，泵的排量就會減少。泵的排量與先導(dǎo)壓力成反比的關(guān)系，故稱負(fù)流量控制。這種控制技術(shù)具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、可靠性和維修性好等特點，因流量與負(fù)載有關(guān)，可控制性較差，而且多路閥的主回油路上存在少量的溢流損失。

2.正流量控制

正流量控制的目的是為了用容積調(diào)速代替定量系統(tǒng)中的節(jié)流調(diào)速，以提高系統(tǒng)效率，與負(fù)流量控制相反，控制壓力與泵源排量成正比。與負(fù)流量控制不同的是正流量控制的泵源先導(dǎo)控制壓力來自手柄，這樣可以更有效地消除無負(fù)載動作時的空流損失。工作時，系統(tǒng)流量與先導(dǎo)操縱壓力相適應(yīng)，能減少節(jié)流損失，但不能完全消除。雖然與負(fù)流量相比操作性更好更直接，節(jié)能效果稍好，缺點是控制系統(tǒng)較復(fù)雜，由于控制回路中增加梭閥組，影響了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，而且系統(tǒng)中還是存在少量節(jié)流損失。

3.負(fù)載敏感控制系統(tǒng)

負(fù)載敏感控制系統(tǒng)，簡稱LS系統(tǒng)，它是是一種利用泵的出口壓力與負(fù)載壓力差值的變化而使系統(tǒng)流量隨之相應(yīng)變化的技術(shù)。該系統(tǒng)是利用梭閥將多個執(zhí)行機構(gòu)中最大負(fù)載壓力取出，并與泵源輸出壓力之間相比較，形成固定值壓差，其值為泵頭調(diào)節(jié)閥塊中LS彈簧設(shè)定壓力，以推動變量泵變量機構(gòu)動作，使泵源的流量輸出始終和執(zhí)行元件流量需求保持一致。由于LS差值的存在，泵源壓力始終高于最大負(fù)載壓力，約1.8MPa。但當(dāng)該系統(tǒng)執(zhí)行元件流量需求大于泵源流量，即流量供小于求時，系統(tǒng)無法自動分配流量。

三、液壓系統(tǒng)故障診斷的基本技能和方法

技術(shù)維修人員要對液壓系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)掌握好，弄清楚整體液壓系統(tǒng)的工作原理和各主要部件的主要功能，并且對液壓元件的使用特點進行詳細的了解。在掌握了上述基本的技能之后，還要有一定的液壓設(shè)備運行管理經(jīng)驗，提高處理緊急情況的能力。維修技術(shù)人員，還需要學(xué)會使用基本的檢測儀器，在憑個人經(jīng)驗技術(shù)不能確定液壓設(shè)備故障的情況下，需要使用相關(guān)的專業(yè)檢測儀器進行故障檢測，以提高故障檢測的準(zhǔn)確率。常見診斷方法介紹：

1.直觀檢查法。直觀檢查法就是技術(shù)人員直接通過對液壓系統(tǒng)的看、聽、摸等感覺器官進行檢查，再結(jié)合個人的實際經(jīng)驗，對故障進行分析和判斷。具體說來，要觀察液壓油的顏色，通過和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行對比，得出合理的結(jié)論，一些液壓元件，由于使用溫度的變化，也會導(dǎo)致顏色發(fā)生變化，比較常見的，是銀白色的液壓元件，在高溫、高負(fù)荷的工作環(huán)境下，會逐漸變成暗黃色，時間長了，如果液壓元件超負(fù)荷運轉(zhuǎn)時間長了，就容易出現(xiàn)顏色的明顯變化，這就通過肉眼的觀察，可以直接得出結(jié)果。通過用手觸摸，也是一種分析判斷液壓設(shè)備故障的良好方法，正常的液壓元件應(yīng)該是光滑、質(zhì)地細密的，如果用觸摸相關(guān)的元件時，感覺到粗糙、扎手，那就很可能是液壓元件出現(xiàn)硬傷。因此，通過手的觸摸，可以發(fā)現(xiàn)這種問題。

2.排除分析法。邏輯分析法，主要是通過對液壓系統(tǒng)的整體把握，通過排除一些不可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，進而逐步縮小故障產(chǎn)生的范圍，減少不必要的大范圍檢查，這樣可以逐步提高設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率。除此之外，在排除分析法的基礎(chǔ)上，還可以使用邏輯分析法。

四、工程機械液壓控制系統(tǒng)的維護

1.液壓油的選擇與更換

液壓油的化學(xué)成分會在液壓系統(tǒng)的工作過程中發(fā)生變化，因此經(jīng)過長時間的使用，油液的性能就會降低，無法滿足液壓系統(tǒng)的需要，此時就需要對系統(tǒng)中的液壓油進行更換。更換液壓油應(yīng)使用設(shè)計要求的液壓油型號。為了防止發(fā)生化學(xué)變化，不能混合使用不同型號的液壓油。在液壓系統(tǒng)使用過程中，油液可能會對系統(tǒng)產(chǎn)生污染，油液污染容易是引起系統(tǒng)的故障。這種因素給設(shè)備的威脅是很普遍的，由其引起的故障數(shù)量占到系統(tǒng)故障總量的70%～80%。所以，預(yù)防液壓系統(tǒng)的污染應(yīng)當(dāng)在使用過程引起的足夠重視。首先需要提高油液的清潔度，油液中存在的污染物，會對系統(tǒng)元件壽命和穩(wěn)定性造成危害，油液的清潔度不高是引起液壓系統(tǒng)故障的主要因素。

2.防止固體雜質(zhì)混入液壓系統(tǒng)

清潔的液壓油是液壓系統(tǒng)的生命。液壓系統(tǒng)中有許多精密偶件，有的設(shè)阻尼小孔或縫隙等。若固體雜質(zhì)入侵將造成精密偶件拉傷、發(fā)卡、油道堵塞等，危及液壓系統(tǒng)的安全運行。一般固體物質(zhì)入侵途徑有：液壓油不潔；加油工具不潔；加油和維修、保養(yǎng)不慎；液壓元件脫屑等。

3.防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng)

（1）要防止空氣入侵液壓系統(tǒng)

在常壓常溫下液壓油中含有容積比為6%～8%的空氣，壓力降低時空氣會從油中游離出來，氣泡破裂使液壓元件“氣蝕”，產(chǎn)生噪聲。大量的空氣進入油液中將使“氣蝕”現(xiàn)象加劇，液壓油壓縮性增大，工作不穩(wěn)定，降低工作效率，執(zhí)行元件出現(xiàn)“爬行”等不良后果。另外，空氣還會使液壓油氧化，加速其變質(zhì)。

（2）要防止水入侵液壓系統(tǒng)

液壓油中含有過量水分會使液壓元件銹蝕，油液乳化變質(zhì)、潤滑油膜強度降低，加速機械磨損。除了維修保養(yǎng)時要防止水分入侵外，還要注意儲油桶不用時要擰緊蓋子，最好倒置放置。

五、結(jié)語

通過對工程機械液壓控制系統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前條件下，液壓控制系統(tǒng)故障的判斷方法是多樣的，有關(guān)人員應(yīng)該從工程機械液壓控制系統(tǒng)的客觀實際出發(fā)，研究制定最為科學(xué)合理的液壓控制系統(tǒng)技術(shù)實施方案。

作者：石宣喜 單位：中國水利水電第十一工程局有限公司