正流量控制挖掘机简介

VOLVO220D挖掘机电控正流量泵控制过程分析与检测汤振周【摘要】介绍了电控正流量的控制原理、对挖掘机正流量控制系统中电子液压泵的控制过程进行了分析.尤其介绍了在正流量控制系统中,在不同的工作模式下,如何在没有流量传感阀、泵中位压力非常低的情况下,无论发动机的转速大小,都能够合理确定初始流量,使得挖掘操作有相同的动作响应时间.还介绍了电控变量泵的检修、电控泵电磁阀的测量与调整.【期刊名称】《长春工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(020)002【总页数】4页(P27-30)【关键词】VOLVO220D挖掘机;电控正流量泵;控制;检测【作者】汤振周【作者单位】福建船政交通职业学院 ,福州 350007【正文语种】中文【中图分类】TD422.21 电控正流量泵的结构电控正流量液压系统中的核心元件为电控液压泵，沃尔沃液压挖掘机EC220D的主泵型号是K3V112DT-1V9R-1E42-V，电控正流量泵是驱动轴串联式斜盘型轴向变量柱塞泵，由2个主泵、1个齿轮泵及相应的液压泵调节器构成。

另外，电控正流量主泵前后泵的调节器上都各自带有一个可以进行流量控制的比例电磁阀。

2 电控正流量泵工作原理电控正流量泵的工作原理如图1所示，在电控状态下，电控正流量泵通过电磁阀来调节斜盘摆角的变化，能够实现单泵的自由控制，合理地分配发动机的功率，使发动机的工作处于最节能状态。

正向液压控制系统在每个执行动作的先导油路上均安装了压力传感器。

控制器根据先导压力信号的叠加值及其变化趋势判断执行器的流量需求及其变化趋势，并据此精确控制泵的排量，同时，通过检测主泵出口表征负载的压力，根据双泵的p-Q曲线(如图2所示)，得到油泵的另一排量值，根据这两个排量值来调节油泵的排量，使系统的流量供应能够动态地跟随执行元件的流量需求，实现系统流量的实时匹配，达到“所得即所需”，就不会无用地消耗动力。

图1 电控正流量泵工作原理图Q.泵流量；p.液压油压力图2 双泵的p-Q曲线3 变功率控制正流量液压系统中的核心元件为比例电磁阀，该泵可实现变功率控制和电比例控制两大功能。

图３　ＥＣ２２０Ｄ　ＰＷＭ电流值图
VECU提供给PWM9141\PWM9142电流值，从而决定最终泵所需的斜盘角大小，适时改变泵的排量，达到发动机
负载之间的合理匹配，提高能量利用率。

３　实车验证泵控过程
（1）停机：比例电磁阀PWM9141、pwm9142电流值
泵斜盘角最小。

（2）启动后，没做动作，PWM9141、pwm9142电流值=250MA，泵斜盘角最小。

（3）手柄动作期间：①轻载，随手柄行程变化，按流量需求计算，提供相应电流，行程越大，电流增大，斜盘角增大；②重载时，即使全行程状况下，按全功率控制，提供相应电流，电流值减小，斜盘角减小。

EC220D挖掘机250mA与700mA来保持最小与最大流量固定位置。

（4）中位补偿：为了提高发动机每分钟转速较低时中位状态的反应速度，VECU通过在开始时提供较大流量来实现保持状态。

不同的工作模式下，有相同的初（下转第120页）。

正流量和负流量控制的区别正流量控制和负流量控制的区别在我们常见的挖掘机中，除了小松使用LS控制外，大部分都使用负流量控制。

近年来有部分的公司推出正流量控制，并且如此这般地说正流量有诸多好处，那么正流量真的有那么神吗？挖掘机上为了更有效地利用发动机的功率通常都采用恒功率变量泵，所谓的恒功率变量泵通俗一点说就是泵的压力与泵的流量的乘积是一个常数，如果这个数值大于发动机的功率时就会出现我们常说的憋车。

所以每个设计者就其设计思想来说，都必须是使整个液压系统的功率无限接近发动机的功率而又绝对不能大于发动机的功率。

挖掘机的恒功率控制在挖掘机的恒功率控制上分为两个部分:一是泵内部的功率控制:他是根据本泵的输出压力和他泵(另一个泵)的输出压力对泵的排量进行的控制,当压力升高时,泵的排量随之减小;当压力降低时,泵的排量随之增大;如果系统的压力低于先导压力时则引入先导压力对其排量进行控制.无论是对于正流量还是负流量,就此一部分而言,不管是从理论上还是从结构上都没有什么不同,也就是说在此部分没有什么正流量和负流量之分.这是液压泵恒功率控制的主体,在此不作讨论.二是外部信号对泵的功率的控制:这里说的外部信号是指先导操作系统,主压力系统,发动机系统等等等等一切与泵的功率控制有关的信息的综合.在负流量中是负压信号和其它信号的综合,在正流量中是正压信号和其它信号的综合.这两个其它信号也没有什么不同,关键就在于负压信号和正压信号的区别.我们知道,在挖掘机上,各执行元件的速度会随操作手柄的行程的变化而变化,液压系统会根据这种变化对其排量进行控制,负流量和正流量的区别就在于这种变化的信号采集位置的不同.什么是负流量控制系统？手柄行程越大,对应的二次先导压力也会越大,由二次先导压力控制的主阀芯的开启度也会越大, 与之对应, 主阀芯的开启度越大,主油路分向执行元件的油越多,执行元件的速度就会越快,通过中位流经负压信号发生装置的油越少,负压信号的压力值就会越小;反之如果手柄行程越小,对应的二次先导压力也会越小,由二次先导压力控制的主阀芯的开启度也会越小, 与之对应, 主阀芯的开启度越小,主油路分向执行元件的油越少,执行元件的速度就会越慢, 通过中位流经负压信号发生装置的油就越多,负压信号的压力值就会越大.液压泵根据负压信号的压力值的大小来对其排量进行控制.这就是负流量控制.他的信号采集点是主油路中主控制阀的出口处什么是正流量控制系统？正流量控制系统，是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：操纵手柄的先导压力不仅控制换向阀，还用来调节油泵的排量。

挖掘机各种控制方式的比较（基础）1、正流量控制的问题在我们常见的挖掘机中，除了小松使用LS控制外，大部分都使用负流量控制。

近年来有部分的公司推出正流量控制，并且如此这般地说正流量有诸多好处，那么正流量真的有那么神吗？让我们在下边以川崎K3V系列为例来分析一下挖掘机上液压泵地控制原理：挖掘机上为了更有效地利用发动机的功率通常都采用恒功率变量泵，所谓的恒功率变量泵通俗一点说就是泵的压力与泵的流量的乘积是一个常数，如果这个数值大于发动机的功率时就会出现我们常说的憋车。

所以每个设计者就其设计思想来说，都必须是使整个液压系统的功率无限接近发动机的功率而又绝对不能大于发动机的功率。

挖掘机的恒功率控制：在挖掘机的恒功率控制上分为两个部分:一是泵内部的功率控制:他是根据本泵的输出压力和他泵(另一个泵)的输出压力对泵的排量进行的控制,当压力升高时,泵的排量随之减小;当压力降低时,泵的排量随之增大;如果系统的压力低于先导压力时则引入先导压力对其排量进行控制.无论是对于正流量还是负流量,就此一部分而言,不管是从理论上还是从结构上都没有什么不同,也就是说在此部分没有什么正流量和负流量之分.这是液压泵恒功率控制的主体,在此不作讨论.二是外部信号对泵的功率的控制:这里说的外部信号是指先导操作系统,主压力系统,发动机系统等等等等一切与泵的功率控制有关的信息的综合.在负流量中是负压信号和其它信号的综合,在正流量中是正压信号和其它信号的综合.这两个其它信号也没有什么不同,关键就在于负压信号和正压信号的区别. 我们知道,在挖掘机上,各执行元件的速度会随操作手柄的行程的变化而变化,液压系统会根据这种变化对其排量进行控制（正负控制的缺点），负流量和正流量的区别就在于这种变化的信号采集位置的不同.信号的压力值就会越小;反之如果手柄行程越小,对应的二次先导压力也会越小,由二次先导压力控制的主阀芯的开启度也会越小, 与之对应, 主阀芯的开启度越小,主油路分向执行元件的油越少,执行元件的速度就会越慢, 通过中位流经负压信号发生装置的油就越多,负压信号的压力值就会越大.液压泵根据负压信号的压力值的大小来对其排量进行控制.这就是负流量控制.他的信号采集点是主油路中主控制阀的出口处.正流量:在正流量的主控制阀上没有负压信号发生装置,他的信号采集于二次先导.其它部分与负流量没有什么区别.与负流量相比正流量为什么操作敏感性好:由于负压控制的信号采集点在主挖掘阀的出口处,只有主控制阀有动作时此负压信号才会发生变化,从而使泵的排量发生变化,这就使得液压泵的控制永远滞后于主控制阀的控制.而在正流量中,由于泵的控制信号采集于二次先导压力,此压力信号同时发送液压泵和主控制阀,这就是使的两者的动作可以同步进行.这就是“与负流量相比正流量操作敏感性好”的主要原因.与负流量相比正流量为什么节油:在负流量控制的液压系统中,负压信号的压力大约是5MPa到6MPa,此压力只用于产生负压信号;而正流量控制的液压系统中,由于没有此装置,他的回油压力仅仅是背压(一般在0.5MPa左右),这就减少了一个不必要的功率损失,从而使的正流量的挖掘机在完成同样工作量的情况下一定比负流量控制的挖掘机省油.正流量控制系统是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：操纵手柄的先导压力不仅控制换向阀，还用来调节油泵的排量。

挖掘机正流量控制系统是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：操纵手柄的先导压力不仅控制换向阀，还用来调节油泵的排量。

执行元件不工作的时候，油泵上没有先导压力，斜盘摆角最小，油泵只输出少量的备用流量。

操纵先导手柄，则液压先导回路中建立起与手柄偏转量成比例的压力来控制换向阀阀芯的位移和泵的排量。

挖掘机油泵的流量和由此产生的执行元件的工作速度与先导压力-控制压力成正比例。

挖掘机负流量控制系统，也是力士乐上世纪80年代的技术，主要特点是：按主操纵阀回油量的大小即主操纵阀阀后节流孔前建立相应的控制压力调节主油泵的排量。

主油泵的排量与该控制压力成反比。

挖掘机正流量液压系统对于一些业内人士来讲可能比较陌生，其主要特点是主泵的排量与先导操作手柄输出的信号压力成正比。

主控制器根据先导压力信号及其变化趋势判断执行器的流量需求及其变化趋势，并据此对主泵排量实施调节，以使系统的流量供应能够动态跟随执行元件的流量需求，实现系统流量的实时匹配，达到“所得即所需”。

该系统相对负流量系统中位流量损失小，相对负载敏感系统则可靠性高，复合动作更节能。

该系列机器比其它机型工作效率提高了8%左右，能耗下降了10%左右挖掘机负流量控制系统是指液压泵输出油液通过操纵阀(换向阀)阀杆的控制将油分成两部分：一部分去液压缸或液压马达，是有效流量，另一部分通过阀中位回油道回油箱，为浪费的流量。

为控制这部分浪费流量，使它保持在尽可能小的范围内，在操纵阀中位回油道上加一个节流孔，通过节流孔产生压差，将节流口前压力引至泵排量调节机构来控制泵的排量。

通过节流孔的流量越大，则节流口前先导压力越大，泵排量越小。

泵变量机构的控制压力(先导压力)与泵排量呈反比关系，故称为负流量控制。

这种控制方式能减少流量损失。

您现在明白挖掘机流量的正控与负控了吗？。

液压挖掘机的三种流量控制方式摘要：在液压挖掘机的负载适应控制策略中，负流量（Negative Flow Control）、正流量控制（Positive Flow Control）及负荷传感器控制（Load Sensing Control）三种流量控制方式的流行称谓，是按其泵控特性来分类的。

本文通过对多种厂牌型号挖掘机的比较分析，提出了旁通流量控制（By-pass Flow Control）、先导传感控制（Pilot Sensing Control）及负荷传感控制的分类。

这一分类方法，对于设计时比较不同控制系统的性能和维修时理解不同控制系统结构和功能的特点，都有所裨益。

1.流量控制在挖掘机的液压系统内，流量Q、压力P及能耗（流量损失ΔQ、压力损失ΔP）等参数的变化，反映了液压传动过程的控制特性。

液压系统工作时，压力P不是系统的固有参数，而是由外负荷决定的。

因此，当发动机转速n e一定时，要对液压系统的功率进行调节，其实是对液压缸、液压马达等执行元件的进油量Q a进行调节（参看图1）。

图1.流量调节如图2所示，有两种方法调节系统流量。

第一种方法是泵控方式，通过改变主泵的每转排量q来调节主泵的输出流量Q p，称为容积调速。

常见的容积调速方式包括：①利用主泵出口压力P P与主泵排量q的乘积保持不变的恒扭矩控制；②利用发动机转速传感（ESS）使主泵吸收的扭矩p P q与主泵转速n的乘积保持不变的恒功率控制；③在临近系统溢流压力时，减小主泵排量的压力切断控制；④配用破碎头等作业附件时，由外部指令限定主泵最大排量的最大流量二段控制；⑤双泵系统中，利用两泵出口压力的平均值与主泵流量乘积保持不变的交叉功率控制（相加控制或总功率控制）；⑥多泵系统中，因主泵组的液压总功率大于发动机的输出功率，为防止发动机出现失速，采用了极限负荷控制。

除了容积调速，还有一种泵控方式是通过动力模式下的变功率控制，利用外部指令设定不同工况下不同的发动机输出功率来改变主泵转速n e，从而调节主泵输出流量Q=nq。

近年来有部分的公司推出正流量控制，并且如此这般地说正流量有诸多好处，而我们日常生活中的常见的是负流量控制的，正负流量到底有什么差别呢？我们一起分析一下吧。

正流量控制系统：????? ?优点：主泵和先导操作手柄输出的压力成正比例关系（依据这些判断对主泵的液压油排量加以控制，因此得名正流量）主控制器根据先导压力信号及其变化趋势判断出流量需求及这种需求的变化趋势。

实现了对变量泵的实时控制，做到按需求供油。

相对于负流量控制系统，正流量”响应时间更短，流量动摇更小，可操作性更好，可提高工作效率约9%节油12%左右，系统的可靠性也更高。

????? ?缺点：技术含量高，只有少数几个企业掌握了这项技术。

负流量控制系统：?? 优点：能够充分利用发动机功率，根据负荷的大小自动调节泵流量，自动适应外载变化。

?? 缺点：使用过程中流量波动大、响应时间长、支配性能差。

????????从上面的分析可以看出，与“负流量”相比，正流量”除了技术难度高以外，其它性能方面都超过了负流量”随着“正流量”普及，采用“负流量”技术的厂家会感到越来越大的市场压力。

液压挖掘机作为一类快速、高效的旌工机械愈来愈被人们所认识。

它是一种大功率设备，其节能性的好坏直接影响了设备使用的经济性和可靠性。

挖掘机回转液压系统是液压挖掘机的重要组成部分，对其整机性能有着巨大的影响，本文通过研究挖掘机的节能，分析对比了传统挖掘机回转液压系统与负载敏感回转液压系统的效率１．１课题研究的背景和意义挖掘机是重要的建筑机械装备，应用于港口建设、房屋建筑、水利建设、国防工程、农田开发、道路工程等土石方施工和矿山的采掘，其对减轻人类的体力劳动，保证工程质量，加速建设速度，提高生产率发挥着巨大作用。

随着国民经济的快速发展，挖掘机在工程建设领域，特别是基础设施建设中的作用越来越明显，作为一类快速、高效的施工机械愈来愈被人们所认识。

据统计，２００３年我国挖掘机总销售量突破６万台，其中国内液压挖掘机销量总和达到３．４８万台，成为世界第一大挖掘机市场。