挖掘机电气系统控制策略研究
- 格式:docx
- 大小:27.71 KB
- 文档页数:3
工程机械电气控制系统的分析摘要:工程机械电气控制系统的基础构造十分复杂。
为保障机械设备能够长期处于安全、稳定的运行状态,并及时对发生故障的机械设备进行保护,将电气控制系统广泛应用于工程机械设备必不可缺。
在这一系统的帮助下,工程机械设备的运行必将更加安全可靠。
基于此,下文将对工程机械电气控制系统优化措施展开详细的分析。
关键词:工程机械;电气控制系统;有效应用1 工程机械电气控制系统故障1.1 装载机故障在将装载机投入到生产工作当中之后,装载机的电气系统由于长时间的处于震荡、碰撞和冲击的工作环境当中,其内部的电气系统当中的各个零部件都会受到震动的影响,从而产生了故障问题,在此类工作环境当中装载机无法避免受到电气故障的影响,当电气系统一旦出现故障时,整个系统则会停止工作。
当装载机电气系统出现故障后,主要体现在以下几个方面。
首先,蓄电池当中的容量不够充足。
通过对电解液的调整或直接予以更换检查,或者消除接触不牢和不良的接线,若上述方法仍然无法排除此类故障问题,则可以对几百予以直接更换。
其次,电机正常但蓄电池无法充电或者充电率普遍较低。
对于此类故障问题,可以通过对极板的更换,并对接触不牢或者不良的接线予以排查和消除,或者对其进行脱磁处理,对装载机进行重新调整或者对调节器予以更换。
再次,喇叭不响或者声音嘶哑。
在出现此类故障问题时,一般需要对螺母进行锁紧或者拧紧处理,看喇叭是否能够回复到最佳声音。
在必要的情况下,还需要根据实际情况对整流器或者接头的重新调整予以充分考虑,甚至还可以对喇叭进行调整或者更换。
最后,当发电机亏电或者不发电时,那么可以对短路电枢进行检查并修复,再对断路的磁场线圈予以接通检查,或者利用蓄电池并使用原始的发动机极性对磁场线圈的两端予以充磁处理。
1.2 电力网故障工程机械电网根据功能不同,可分为为大功率负载供电的电力网,为照明系统供电的照明网和为应急系统供电的应急网等。
电网主要由电缆电线构成,是电能传递的载体,遍布工程机械全身,因此,电网出现故障的可能性较高,常见的故障有短路、断路、绝缘层破损,安装质量不合格、电缆电线损坏、接触不良等。
智能挖掘机控制技术研究近年来,智能挖掘机作为工程机械领域的新兴产品,其应用和发展逐渐成为业内人士关注的焦点。
智能挖掘机拥有高精度定位、自动化操作和可视化管理等优势,被广泛应用于建筑施工、路基修建、矿山采掘、环境清理等领域。
作为智能挖掘机的核心,控制技术的研究和应用关系到挖掘机使用效率和可靠性的提升,因此这方面的技术研究成为当前挖掘机领域的一个研究热点。
一、智能挖掘机控制技术的研究现状目前,国内外的研究人员在智能挖掘机控制技术方面开展了较为深入的研究。
主要涉及精度定位、相邻互干扰、运动控制等方面。
首先,在精度定位方面,研究人员通过结合惯性导航系统和GNSS(全球导航卫星系统)实现了精度更高的定位方式。
该技术的实现可以保证挖掘机在工程中的工作精度以及操作的精确度,从而提高挖掘机的施工效率。
其次,在相邻互干扰方面,研究人员则主要探索了控制系统中的相邻互干扰问题,通过多方位定位和信息融合技术,提高挖掘机操作的稳定性,并能够在挖掘难度较大的情况下,精准定位和完成作业。
最后,在运动控制方面,研究人员通过探究智能挖掘机的驱动控制系统和传感器系统的互联互通机制,以及挖掘机动作行为与电气控制行为的耦合关系,提高挖掘机的运行灵活性和响应速度,使得挖掘机的操作性更加简便。
二、智能挖掘机控制技术研究的难点与挑战在智能挖掘机控制技术研究过程中,还存在一些难点与挑战。
首先是工程实践和理论研究之间的脱节问题。
现有研究文献大部分是通过试验和仿真得到的结果,但是在现实生产中,挖掘场地的不同和操作人员的不同也将会对智能挖掘机的控制系统产生较大的影响。
因此,在面对复杂的工程场地时,控制系统是否能够做出正确的判断仍然是一个难点。
其次,智能挖掘机的多源信息融合和协同控制也是一个难点。
由于挖掘机控制系统中需要集成多个模块,这些模块之间可能具有相互矛盾或者信息重复的现象。
因此,如何合理地利用和整合多源信息,并解决信息之间的矛盾和冲突,将会对控制系统的可靠性和稳定性有很大的影响。
《大型矿用液压挖掘机电液控制系统关键技术研究》篇一一、引言随着矿业的快速发展,大型矿用液压挖掘机在矿产资源开采中发挥着日益重要的作用。
而电液控制系统作为液压挖掘机的核心,其性能的优劣直接影响到挖掘机的作业效率、稳定性和安全性。
因此,对大型矿用液压挖掘机电液控制系统的关键技术研究具有重要意义。
本文将从电液控制系统的基本原理、关键技术、研究现状及发展趋势等方面进行探讨。
二、电液控制系统基本原理电液控制系统是利用电子技术和液压技术相结合,实现对液压挖掘机的各种动作和负载的控制。
它主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器负责检测挖掘机的各种状态信息,如位置、速度、压力等;控制器根据传感器提供的信息,结合预设的逻辑算法,输出控制指令;执行器则根据控制指令,驱动液压挖掘机完成各种动作。
三、关键技术研究1. 传感器技术传感器是电液控制系统的“感觉器官”,其性能的优劣直接影响到控制系统的精度和响应速度。
因此,研究高精度、高可靠性的传感器技术是电液控制系统的关键。
目前,常用的传感器包括压力传感器、位移传感器、速度传感器等。
其中,压力传感器是用于检测液压系统压力的关键元件,其精度和稳定性对控制系统的性能有着重要的影响。
2. 控制器技术控制器是电液控制系统的“大脑”,负责处理传感器提供的信息,并输出控制指令。
因此,研究高性能、高集成度的控制器技术是提高电液控制系统性能的关键。
目前,常用的控制器包括PLC控制器、微控制器等。
其中,微控制器因其体积小、功耗低、性能高等特点,在电液控制系统中得到广泛应用。
3. 执行器技术执行器是电液控制系统的“肌肉”,负责将控制器的指令转化为实际的动作。
因此,研究高效、可靠的执行器技术是保证电液控制系统性能的重要环节。
目前,常用的执行器包括液压马达、液压缸等。
其中,液压马达因其结构简单、调速范围广等特点,在大型矿用液压挖掘机中得到广泛应用。
四、研究现状及发展趋势目前,国内外学者在大型矿用液压挖掘机电液控制系统的关键技术方面取得了显著的成果。
挖掘机电气控制系统本篇将以SY2XXC5挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。
一、概述机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向,其最终目的是机器人化,实现全自动运转,这是挖掘机技术的又一次飞跃。
作为项目机械主导产品的液压挖掘机,在近几十年的研究和发展中,已逐渐完善,其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。
人们对液压挖掘机的研究,逐步向机电液控制系统方向转移。
控制方式不断变革,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。
所以,对挖掘机机电一体化的研究,主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。
液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件<液压缸、液压马达)的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EC-7,EC-7控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息,对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
<一)电气控制系统具有以下功能:1:控制功能:负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。
2:检测和保护功能:通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。
3:照明功能:主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。
4:其它功能:主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
<三)系统组成及原理SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。
2.1 电源部分系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式;采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源,由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电,以维持蓄电池电量和稳定系统电压;蓄电池输出端装设电源继电器,由钥匙开关控制,以增加电源系统的安全性。
《大型矿用液压挖掘机电液控制系统关键技术研究》篇一一、引言随着现代矿业开采的不断发展,大型矿用液压挖掘机作为重要的采矿设备,其电液控制系统的性能直接关系到设备的作业效率和安全性。
因此,对大型矿用液压挖掘机电液控制系统的关键技术研究显得尤为重要。
本文旨在探讨电液控制系统的核心技术,为提升设备性能和安全性提供理论支持。
二、电液控制系统概述大型矿用液压挖掘机电液控制系统是一种高度集成化的技术系统,其核心在于电液比例控制、电液伺服控制和电液开关控制等技术。
系统通过电子控制系统与液压系统相结合,实现对挖掘机的精确控制。
三、关键技术研究1. 电液比例控制技术电液比例控制技术是电液控制系统的核心,通过比例阀、比例泵等实现挖掘机的连续和动态控制。
研究中应注重提高比例控制的精度和响应速度,降低系统能耗。
此外,还要对比例阀的优化设计、电磁兼容性等问题进行研究。
2. 电液伺服控制技术电液伺服控制系统用于高精度和高动态响应的场合,如挖掘机的工作装置位置控制和姿态控制等。
在研究过程中,应关注伺服阀的精度、响应速度及抗干扰能力,同时优化伺服系统的算法和控制策略。
3. 电液开关控制技术电液开关控制系统主要用于挖掘机的简单动作和保护功能。
在研究中,应注重开关控制的可靠性和稳定性,同时优化开关动作的响应时间和能耗。
此外,还要对系统故障诊断和保护功能进行深入研究。
四、系统设计与优化1. 系统设计原则电液控制系统设计应遵循可靠性、经济性、可维护性和可扩展性等原则。
在设计中要充分考虑设备的实际工况和作业要求,确保系统能够满足设备的性能需求。
2. 优化策略在系统设计过程中,应采用先进的控制算法和优化策略,如模糊控制、神经网络控制等,以提高系统的控制精度和响应速度。
同时,还要对系统进行仿真分析,验证设计的合理性和可行性。
五、实验与验证通过搭建实验平台,对电液控制系统进行实验验证。
实验过程中要关注系统的动态性能、静态性能以及抗干扰能力等方面。
浅论挖掘机电气控制系统设计发布时间:2022-08-12T03:16:56.419Z 来源:《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者:何兵[导读] 挖掘机的广泛使用,为提高施工建设的机械化水平,加快施工进度,何兵广西柳工机械股份有限公司广西柳州【摘要】:挖掘机的广泛使用,为提高施工建设的机械化水平,加快施工进度,减轻工人的劳动强度等都起到了很大推动作用,因此,挖掘机是各种土石方施工中不可缺少的重要机械设备。
在挖掘机构造件中,电气控制系统是挖掘机的重要组成部分,如何设计挖掘机电气控制系统,是人们重要的关切焦点。
本文章主要围绕液压挖掘机电气控制设计进行分析探讨,以供大家参考。
【关键词】:挖掘机;电气;控制;设计;引言挖掘机作为一种重要的工程机械装备,广泛用于环境保护、城市建设、农林水利、建设和能源工业建设生产、交通运输建设以及国防建设工程等领域。
挖掘机主要由电气控制系统、液压系统、冷却系统、钻臂、行走机构和扒杂运输机构等部件组成。
其中,电气控制系统作为挖掘机的核心部分,电气线路相较复杂,被喻为挖掘机的神经系统,直接影响着挖掘机的工作性能。
随着科学技术的发展,人们要求挖掘机不断提高工作效率、降低生产成本、减轻劳动强度、提高操作舒适性等。
因此,本文围绕着挖掘机电气控制系统设计话题开展论述,首先在介绍挖掘机电气控制系统模块组成及功能、电气控制系统设计原则、要求及内容的基础上,阐述了挖掘机电气控制系统各功能模块设计要点、关键部件选型、控制程序设计、设计中注意问题等,希望能够对相关技术人员提供有益参考。
一、挖掘机电气控制系统设计模块组成及功能介绍液压挖掘机电气控制系统主要由电源管理模块、操作控制模块、发动机控制模块、液压控制模块、显示模块、远程管理模块和常规控制模块等组成。
其功能主要有:控制功能,负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。
检测和保护功能,则是通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖掘机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。
挖掘机电气系统控制策略研究
在实际工程机械领域,优化系统功率匹配,使发动机输出功率与液压系统的吸收功率相
匹配,本文以液压挖掘机液压系统和动力系统为研究对象,对电气系统控制特性进行了研究。
1、前言
为提高液压挖掘机的能量利用率采用功率优化电气控制系统对发动机、液压系统进行综
合控制,使二者达到最佳匹配状态。
由控制器控制调节液压泵所吸收的功率,使发动机始终
保持在额定转速附近以全功率工作;机器工作性能会更稳定,操作起来更加精细,能量利用
率更高。
2、电控系统控制原理
挖掘机在工作工程中,泵出口压力的大小由负载决定。
泵-负载环节的功率关系为:
Pp=P1+△P
式中:P1----负载的吸收功率
△P----液压系统的功率损失
为实现泵-负载环节功率的匹配,需尽量减小△P。
△P的值与液压系统回路的具体形式
有关,主要包括溢流损失、节流损失等,通过合理调节三者的匹配关系,使整个系统在最佳
工作点上运行。
2.1发动机转速控制
(1)发动机的功率输出特性,如下图:
图1发动机的外特性曲线
如图1所示,柴油机基本上是恒扭矩调节的,其输出功率的变化表现为输出转速的变化,门开度大时,循环供油量大,发动机转速提高;反之,转速就低。
工作过程中,P的大小取
决于负载的变化,负载变化将引起P和Te的变化,使发动机的工作点在外特性曲线上波动。
为使发动机工作在最佳工作点,需要发动机根据发动机和负载特性调节泵的排量q,使其满足:Tp=p*q/2π=常量
(2)发动机的油耗特性,如下图:
A、B...为等油耗比线(油耗/功率).A线以上为低油耗区,A-B间为一般油耗区,B线以下为高油耗区。
在发动机转速一定条件下,输出功率高时对应的油耗比小,工作效率高并省油。
2.2对液压泵的控制
由柴油机的外特性曲线还可以看出,当柴油机的负荷有较小变化时,其转速就会发生很
大波动。
发动机在驱动工作机械时,当它的输出扭矩与工作机械的阻力相等,发动机才可以
稳定工作。
2.2.1在施工中,如遇到坚硬结实的地面时,执行元件动作变慢,发动机开始超负荷运转,转速瞬间下降。
通过降低液压泵向系统提供的液压油量来降低系统的压力,降低油泵的
输出扭矩。
系统压力降低,发动机转速波动变小,仍然保持额定转速运转,保证机器正常作业。
2.2.2对正常负荷运行状态,控制挖掘机工作负载时,通过调节液压油泵对发动机功率
吸收量的大小使发动机始终能保持在额定转速附近,发挥最大的功率。
一方面让液压泵最大可能的吸收发动机功率;另一方面缓和液压系统突加负载,减少液压
冲击。
液压系统(泵)功率测算及控制方式:
液压泵功率=压力P*流量Q=压力P*排量V*发动机n=发动机输出功率
排量V=比例阀的电流i*系数K
压力P由外负载决定,负载大压力高。
通过控制泵比例阀电流调节泵的排量来调节液压泵功率。
调节泵最大电流的另一作用是
使发动机转速稳定在高输出功率区。
确定泵比例阀的目标电流,检测发动机的实时转速,根据
发动机的转速,功率参数得到对应的发动机输出功率,检测泵的压力P,计算出匹配时泵比
例阀的目标电流Iob。
(1)缓和液压系统突加负载
当外负载突加时,液压系统能很快响应,但发动机的响应比较慢不能立即跟上负载突变。
解决的方式是主动的控制泵的输出功率,适当的延时泵功率加大的时间,使发动机有足够的
时间响应。
这样处理一方面是使发动机转速相对平稳,一方面减少液压冲击,使机器操作柔
和动作平衡。
具体的措施是分步增大泵控比例阀的电流I,分步增大泵的输出流量,使液压
泵的输出功率平稳的提高。
如下图
分三个(或更多)时间段分步加大泵控制电流I,在"3-平稳负载"时达到2.1中目标电流Iob.分步电流I按先小步后大步方式,如It1=1/6Iob,It2=1/3Iob,It3=1/2Iob,具体值按液压系统
的响应特性稍作调整。
在T1/T2/T3...时段内,同时监测发动机转速变化情况,动态的调节各
分步电流的大小。
平稳控制泵电流可有效的降低突加负载时的掉速,使转速平稳.相对稳定的外负载时的液压功率动态调节,对应上图中的"3-平稳负载"状态
通过跟踪发动机的转速变化情况,及检测到的实时泵压力,估算出外负载的动态,计算出泵
电流的动态偏移值DIob,使泵的功率输出相对平稳并与发动机输出功率匹配。
泵电流的动态偏移值DIob=k系数*Iob ,其中k系数据实验测量数据确定。
发动机转速变化超标时,将动态电流偏移值DIob叠加先前的泵控电流Iob上,输出动态实际电流I=(1+k)*Iob .
3、电气系统控制
泵功率控制主要是微处理器通过发动机转速和泵压力信号来计算发动机和泵功率的。
泵功率控制利用开环脉冲发生器和闭环回路控制(PID)结合的方法。
将多种参数值与临界值相比较,超过临界点,泵电流就会下降。
如果参数的静态性发生改变,PID控制器将会对电流
做出调整。
脉冲发生器的动态性配置可以实现预测控制。
这种动态控制与传统的控制方法结合,就可以控制发动机负载,以确保发动机在最佳燃油经济性区域内运行。
4 结束语
实践证明,此液压挖掘机电控系统控制方法,能够有效的提高挖机的操作性、动作平衡性,并大幅度提高了作业效率与经济性。
据实际测试统计,作业效率提高到1.25倍,油耗减少了25%.
参考文献
1 、尚涛,赵丁选,肖英奎,等. 液压挖掘机节能系统的控制策略[J ] .农业机械学报,2005 ,36 (3) :1~4.
2 、尚涛,赵丁选,肖英奎,等. 液压挖掘机功率匹配节能控制系统[J ] . 吉林大学学报:工学版,2004 , 34 (4) : 592~596.。