车辆与工程机械电子液压控制的发展

刘世芳雷荣杰刘平

摘要：液压传动由于其自身的特点在以矿物油为燃料的内燃机作为动力的车辆与工程机械上处于优势地位。车辆与工程机械的液压系统由行走装置的液压系统、作业装置的液压系统和操纵装置（含转向、制动等）液压系统等几部分组成，其中每一部分一般又由若干个子系统组成。基于上述要求，工程机械液压系统一般是多泵、具有压力与流量适应能力和先导操纵功能的液压系统。

关键词：车辆工程机械电子；液压控制；发展；

就目前的实际情况来看，绝大多数工程机械车辆采用的仍然是气顶油结构型式的制动系统，以此来保证其制动性能能够维持在一个较高的水平。近年来，国外的研究人员开始将全液压制动系统应用于参与实际作业的工程机械车辆当中，相对于传统的制动系统，该系统在体积相差不大甚至更小的情况下，能够提供更大的制动力矩、更高的制动压力以及更加灵敏的制动体验。同时，由于液压管路属于完全闭合的回路，因此在制动过程中几乎不会对周围坏境造成污染，具有优良的环保性能。

一、液压控制现状

目前国内工程机械应用较多的是装载机和挖掘机，二者都实现全液压传动，既能实现作业动作的无级调速，又能有效简化整机传动系统，增强作业适应性。工程机械液压元件主要包括液压油缸、液压油管、液压马达、液压齿轮泵等主流元件，同时根据配置不同，还应用换向阀、先导溢流阀、各类电磁阀等。工程机械液压系统主要完成行走、作业两个任务，履带式挖掘机的行走系统主要利用液压马达驱动履带转动，压力由液压泵提供，经过多路换向阀进入先导式液压操纵手柄，手柄串接电磁阀，当手柄机械式左右前后操作时，整机实现前进、后退、转向，当按动操作手柄的按钮时，实现工程机械辅助部件的开合。工程机械的作业系统主要包括液压油缸、多路换向阀、电磁阀等，装载机作用主要利用液压油缸控制动臂升降、铲斗开闭等，挖掘机主要利用液压油缸控制动臂、斗杆、铲斗的行进和收缩。装载机的作业控制主要是控制多路阀块，对多路阀的控制通常有两种方式，一种用推拉索进行软性控制，推拉索能够实现对多路阀的远距离控制，另一种方式利用操纵手柄进行直接控制。大中型装载机及挖掘机配置的发动机基本都是品牌发动机。发动机作为工程机械的动力心脏，直接关系到工程机械的作用经济性，目前工程机械发动机均实现电子启动，通过柴油发动机动力包控制发动机的启动、停止、急停，检测发动机的水温、油温、机油压力、转速、作业累计时间等。工程机械发动机动力包主要包括发动机辅助控制电器件、发动机检测控制器、发动机控制开关器件。

二、举例分析

1.对于液压制动系统的分析。从整体角度来看，液压制动系统大多由制动传动设备和执行元件两部分组成，传动装置的作用是将驾驶员踩下制动踏板的动力源传递给执行元件，执行元件的作用则是将这种动力转变为摩擦力矩。下面以双回路液压制动系统为例从该液压系统的结构图中我们不难看出，在该系统中，部分负责对蓄能器的压力和充油量进行控制，部分的油量、制动力等参数直接影响着蓄能器的充油量和压力的最大值。设计人员会在部分设置一个上限，如果蓄能器的压力值超过了规定值，那么充液阀就会动作，使系统中的一部分油液回流，同时对蓄能器进行充压。待其压力达到预设值以后，部分才会停止工作。部分同时担负着两个贿赂制动器的供油，这样既能够提高工作效率，又能有效避免彼此间的影响。如果在工作过程中，蓄能器的压力低于开关的预设最低值，该系统中也就是低压报警开关就会提醒驾驶人员设备发生了故障，以便其及时对液压制动系统进行检查，避免由此导致的安全事故。

2.液压制动系统的设计。在开展设计工作之前，设计人员必须要对工程机械车辆的要求速度、净重、道路情况等内容进行实地了解，从而使制动力矩的估算结果变得更加准确。其次，就是要对制动系统的压力进行初步选择，并根据选择结果对制动盘直径等主要参数进行确认。另外，除了上述几点主要因素外，还有很多次要因素也会对制动力矩造成不小的影响，在设计工作中需要给予足够的重视。一是蓄能器容积的计算。如果不考虑热量的产生和散失所造成的影响。在确认有效容积时，需要根据制动缸的实际情况计算出必需的油液体积，为了纠正制动器在日后使用过程中的磨损所造成的影响，计算时应以旧制动器作为计算依据，避免油液不足影响行车安全。最后，根据实测的方式得到前后桥完成一次制动所需油液体积。从国内外的统计数据来看，蓄能器至少需要可靠的完成4次紧急制动，因此将之前求得的油液总体积乘以就得出了有效容积的值。二是计算液压泵的排量。充液时间是计算液压泵排量时所需的重要数据，为了保障制动动作的可靠性，应注意保证蓄能器充液时间小于20s。如果蓄能器在未装入油液状态时的容积，装满油液后的容积，同时不考虑热量的产生和散失所造成的影响，蓄能器在工作过程中的体积变化量。我们将乘以整个液压系统中蓄能器的总数，就可以得到系统所需全部油液的总体积。结合将油液充满所需要的时间，就可以计算出制动系统油液的流量。在设计工作中需要注意的一点是，发动机在实际工作中，转速并不是恒定不变的，因此在对泵的排量进行计算时，应该以发动机在工作状态下的最低转速为依据，计算出泵的排量，以此来保障制动泵选择的合理性。如果设计工作要求对设计方案进行简化，那么一般的做法就是通过液压转向系统中的液压泵设备，使其兼顾为液压制动系统提供动力源的任务。采用此种设计方式，就可以从系统中移去独立设置的制动泵，是系统变得更加简洁。但需要注意的是，由于液压泵的工作任务增加，选择的合理性对于整个系统工作性能的重要性也会随之提升。

3.本次研究中所介绍的工程机械车辆制动系统中液压系统的设计方案主要有以下几方面特点：①设计方案比较简便，不仅设备的安装较为容易，也有利于发生故障后进行拆卸，能够有效提高维护工作的效率；②该工程机械车辆的液压制动系统能够提供极为强劲的制动能力，能够为车辆的工作安全提供更多的保障；③液压系统采用全封闭设计，在工作过程中不会因油气外漏而对周围环境造成污染，与当前社会中注重环保、注重节能减排的总发展趋势相符，有利于得到更多的政策支持，从而提升自身在同类产品中的竞争力；④所采用的各类元件体积相对较小，能够节约出更多的空间；⑤独特的系统设计方案使车辆制动的动作更加可靠、更加安全；⑥制动压力与驾驶员脚踏压力之间为正比例关系，不仅能够让脚踏动作有更加自然的感受，而且反应迅速，有利于车辆的驾驶员对制动动作进行更好的控制，避免因处置过当或反应不足所导致的各类安全问题。

近年来，国外的研究人员开始将全液压制动系统应用于参与实际作业的工程机械车辆当中，相对于传统的制动系统，该系统在体积相差不大甚至更小的情况下，能够提供更大的制动力矩、更高的制动压力以及更加灵敏的制动体验。同时，由于液压管路属于完全闭合的回路，因此在制动过程中几乎不会对周围坏境造成污染，具有优良的环保性能。

参考文献

[1]王国兴.液压工程机械的使用与保养[J].工程机械与维修，2019（8）：172－173.

[2]王铁军.工程机械上液压机械传动的应用探究[J].液压与气动，2018（6）：61－63.

[3]王世明.故障树分析法工程机械发动机故障诊断中的应用[J].机床与液压，2018（9）：251－253，257.