小议液压挖掘机的控制系统及设计.pdf

科 技 论 坛 小议液压挖掘机的控制系统及设计 金明辉 (哈尔滨博实物流设备有限公司,黑龙江哈尔滨 150000) 摘 要：液压挖掘机控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件（液压缸、液压马达）等所构成的动力系统进行控制的系统。按控制 功能，可分为位置控制系统、速度控制系统和力（或压力）控制系统；按控制元件，可分为发动机控制系统、液压泵控制系统、多路换向阀控制系统、执 行元件控制系统和整机控制系统。 目前，液压挖掘机控制系统已发展到复合控制系统。 关键词：液压挖掘机;控制技术;三维造型设计 挖掘机设计不仅需要产品设计尺寸正确 成有多种功能，但由于各种条件的限制，一般不 部采用三维造型设计工作量很大。实际设计挖 无误，还需要设计合理、结构性能好，以保证挖 超过三种。如液压泵中，就集成有压力切断、正 掘机时，也可以只制作与整机外形仿真、运动分 掘机在运动过程中不发生干涉，使用安全可靠。 流量控制和功率限制功能，目前市场上比较流 析有关和影响主要性能的金属结构件、标准件、 利用已完成的挖掘机三维模型，给出液压缸运 行的各种液压泵原理图中，也都集成有多种功 司机室和机罩等。 动的约束条件，并施加作用力，进行二维或三维 能。随着液压技术的发展，有可能在泵上集成更 挖掘机三维造型设计的关键是金属结构件 运动分析，可以分析机构最小距离、每个挖掘位 多的功能。 的三维造型，如动臂、斗杆、铲斗、回转平台、回 置的挖掘力、位移、速度、加速度和和功率等参 1.5 可变参数控制 转支承、行走机构和行走架等，这些金属结构件 数。绘制运动轨迹包络图，从而分析工作范围的 为使挖掘机更好地适应各种工况下的负载 都是由多个零件焊接成形，结构较为复杂。如动 大小和挖掘性能的好坏。装配仿真技术可以从 要求，动力系统内部一些控制元件的设定参数 臂本体由上板、下板、侧板、加强筋板、连接耳板 静态角度保证设计尺寸的正确性，机构运动仿 将不再是固定值，而是能随着挖掘机具体工作 和轴套等十多个零件焊接而成，这些单个零件 真则从运动角度保证设计的合理性和可靠性。 状况而改变。例如，在日立建机生产的EX 系列 结构一般比较简单。设计者根据零件的具体结 在设计阶段把许多原本要在样机试验时才能发 挖掘机上，负荷传感阀上的压力补偿器设定压 构画出反映零件特征的二维草图，草图一般由 现的问题一一加以解决，从而为企业带来实实 差就能随工作状况而改变，增强了挖掘机工作 直线、多边形、圆弧线和圆等构成封闭的图形。 在在的技术经济效益。 时的适应性。可以预测，在将来的挖掘机动力系 将二维截面草图进行拉伸、旋转、放样、倒角，生 1 液压挖掘机的控制系统分类 统中，将会有更多的控制参数可以调节，从而使 成三维图形。最后将这些零件组装并通过布尔 1.1 电液比例控制智能化 挖掘机工作效率更高、操纵更容易。 运算等操作，形成动臂的三维实体模型。三维造 进入20 世纪90 年代后，随着计算机技术 2 挖掘机零部件的三维造型设计 型最好采用参数化的草图建模方法，这样可以 的发展，电液比例控制更进一步“智能化”，电液 挖掘机三维实体造型包括所有零件的三维 方便地实行零件的修改及变形设计，只要发现 比例泵和比例阀的应用日益增多，从而出现了 实体造型，总成和整机装配仿真。挖掘机是由金 某一尺寸和结构不合理，可以容易地修改。而且 “智能化液压挖掘机”。这种智能化主要体现在 属结构、回转机构、动力装置、传动操纵机构、液 可以通过尺寸等修改形成其它挖掘机的建模， 以下几个方面。首先，计算机能够自动监测液压 压系统和辅助设备等组成。零、部件共计一千多 无须重新建模，为以后其它挖掘机的设计建模 系统和柴油机的运行参数，如压力、柴油机转速 个。尽管挖掘机零、部件结构形式各不相同，但 打下基础。零件模型不仅包含零件的几何信息， 等，并能根据这些参数自动控制整个挖掘机动 在计算机上进行三维实体造型有一些规律可 还包含材料、名称、精度等物理信息。就可被后 力系统运行在高效节能状态。其次，能够完成一 循，一般过程如下：创建草图→根据零件的基本 续的质量特性计算、动静干涉检查、有限元分 些半自动操作，如平地、斜坡的修整等，对司机 特征和附