車輛與工程機(jī)械電子液壓控制發(fā)展

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摘要:我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科技力量的日新月異，使我國的車輛與工程機(jī)械電子液壓控制技術(shù)逐漸成熟，從而被社會各行各界所使用。但從目前來看，該技術(shù)的使用仍存在一些缺陷，需要不斷加強(qiáng)其應(yīng)用效果。本文對液壓控制技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，通過分析發(fā)動機(jī)與電子液壓控制系統(tǒng)結(jié)合中的關(guān)鍵，對機(jī)械電子液壓控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討并作出展望，以期為相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞:車輛與工程機(jī)械；電子液壓控制；計算機(jī)技術(shù)；應(yīng)用分析

0引言

由于社會主義市場經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展以及當(dāng)前我國基礎(chǔ)設(shè)施工程數(shù)量不斷增大，施工機(jī)械的運(yùn)用也越來越普遍。目前中國施工機(jī)械行業(yè)規(guī)模已排名全球第二，并成為了僅次于美國的世界機(jī)械工業(yè)強(qiáng)國。而液壓控制系統(tǒng)，由于傳動效率高、穩(wěn)定性較好和可以進(jìn)行無極調(diào)壓等優(yōu)勢，在中國施工機(jī)械行業(yè)的運(yùn)用越來越普遍。但由于液壓元件特性，以及油液清潔度差等各種因素的共同作用，在施工機(jī)械設(shè)備作業(yè)過程中液壓控制系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)故障，特別當(dāng)主油泵發(fā)生故障情況時，往往會造成液壓控制系統(tǒng)無法工作。為此，在液壓系統(tǒng)油道中特別設(shè)計了液壓緊急動力單元，當(dāng)主泵出現(xiàn)故障時可以對工作設(shè)備實施緊急撤收，可便于設(shè)備的及時轉(zhuǎn)移修理。

1液壓控制技術(shù)

1.1概念

電子液壓控制作為汽車和工程機(jī)械開發(fā)中一項技術(shù)，具有重要的作用。該技術(shù)主要由電子控制和液壓傳動技術(shù)二個方面內(nèi)容所構(gòu)成，兩者相互促進(jìn)和發(fā)展。首先，電子控制技術(shù)的應(yīng)用是建立在電力基礎(chǔ)上的，首先利用電動機(jī)發(fā)力，而后再通過液泵機(jī)完成其機(jī)械能到壓力的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)高效率運(yùn)行。然后，工作人員對閥門實施合理的控制，從而完成了對液壓油實際流動方向的正確把控，在這一過程中，隨著液壓油實際流動的方向不同液壓缸就會產(chǎn)生不同的動作，從而進(jìn)行了不同的工作。

1.2特點

電子液壓控制技術(shù)在車輛以及工程機(jī)械發(fā)展過程中的應(yīng)用，具有其獨(dú)特的特點。首先，電子液壓控制技術(shù)可以在極小的空間范圍內(nèi)實現(xiàn)大功率的作業(yè)，同時聯(lián)合多個機(jī)械共同展開操作，有效地實現(xiàn)了對設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。其次，電子液壓控制器在實際的應(yīng)用過程中需要發(fā)動機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有效地提高了對能源的利用效率，而且它的使用沒有過于復(fù)雜的條件限制，可以在大多數(shù)環(huán)境中實現(xiàn)持續(xù)平穩(wěn)的運(yùn)行，這就保證了其工作運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，提高了其工作效率。另一方面，電子液壓控制技術(shù)中液壓元件可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和自動化的控制，具有節(jié)能環(huán)保的特點，在使用過程中不會出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境污染情況，是保護(hù)環(huán)境的一個重要舉措，在某種程度上推動了環(huán)境的可持續(xù)性健康發(fā)展。

2發(fā)動機(jī)與電子液壓控制系統(tǒng)的結(jié)合

在本世紀(jì)初期，我國絕大部分發(fā)動機(jī)的工作原理是通過多個檔位的變速箱對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，完成能量的轉(zhuǎn)換，其優(yōu)點在于保證燃料的充分燃燒，提高燃料的利用率。但與之相應(yīng)的，駕駛員必須及時改變變速箱的擋位，使轉(zhuǎn)速適應(yīng)工作需要，才能完成工作。隨著發(fā)動機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代，傳動技術(shù)有了進(jìn)一步的升級，許多發(fā)動機(jī)開始通過調(diào)整中央距離系數(shù)的方式來控制發(fā)動機(jī)的出力。但同樣的，該技術(shù)也存在一定缺陷，因傳動系統(tǒng)調(diào)整的中心區(qū)域間距較小，影響了機(jī)器的制動效率。而將電子液壓控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)相結(jié)合，利用液壓傳動機(jī)理，可以明顯解決該問題，使發(fā)動機(jī)的控制效率和對輸送能量的負(fù)荷發(fā)生了變化，減少了駕駛員的操作頻率以及操作難度的同時提高傳動效率。電子液壓控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)液壓傳動裝置不同的是，前者可以充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的特性，增強(qiáng)機(jī)械的反拖能力。此外，通過分析內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)可知，將電子液壓控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)相結(jié)合，可以得到兩種工作狀態(tài)。一種是功率不變的輸出，這種輸出模式中，當(dāng)額定功率在最大扭矩限制內(nèi)時，額定扭矩的最大耗油量也會在一定程度上減??；另一種是輸出可變的模式，這種模式下主要以電子液壓控制裝置為主，對發(fā)電機(jī)加以適當(dāng)控制，并使之維持在最經(jīng)濟(jì)性作業(yè)時間內(nèi)，使發(fā)電機(jī)的輸出值保持曲線形狀，從曲線方向上也可以找到油門的對應(yīng)點，從而使輸出率和耗油量都限制在最小范圍內(nèi)。綜合調(diào)整的最主要目的是在于根據(jù)改變發(fā)動機(jī)的油門，對發(fā)電機(jī)的速度做出合理調(diào)整，同時根據(jù)電子液壓控制器的最大負(fù)荷液壓壓力將泵排量求出，并根據(jù)控制油泵的變量將油泵的輸出排量進(jìn)行追蹤處理，以便得到最終排量數(shù)值，使發(fā)電機(jī)的輸出功率和速度保持一致。從高傳動效能的層面分析，通常將元件的速度與氣壓、排量等在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，就可以將液壓傳動裝置的效能實現(xiàn)最佳，從而進(jìn)入最高效率區(qū)間。在液壓元器件的實際應(yīng)用中，工作速度成為元器件的最大排量數(shù)和最大氣壓數(shù)的函式值，在氣壓逐步降低時或是最大排量數(shù)變小時，這時許用的工作速度也會增加。在元器件的最高速度超過最大轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，就一定要采取減少排量數(shù)或是降低最大氣壓數(shù)的方法，以保證其工作順利運(yùn)行。在技術(shù)參數(shù)搭配過程中，在一般情況下，將大排量最快運(yùn)行速與發(fā)電機(jī)的最大運(yùn)轉(zhuǎn)速加以合理相互搭配。將這些很小的排量值在以最大的速度工作狀況下，將其與建筑或機(jī)械機(jī)構(gòu)的最大速度加以合理搭配，且將很小的排量值限制在百分之九十一~百分之九十五左右。

3車輛與工程機(jī)械電子液壓控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1實現(xiàn)自動化控制

隨著汽車工業(yè)及工程機(jī)械發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對電氣及液壓控制提出了更高的技術(shù)需求。通過將液壓控制與電氣技術(shù)加以有效的組合，進(jìn)而運(yùn)用電氣技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到了控制液壓系統(tǒng)的目的。通過采用這些方法，能夠有效的改善了汽車和施工機(jī)器中電氣設(shè)備使用性能和效率的改善，從而改善了各種能源在汽車和施工計算中的效率，從而改善了其在汽車和施工機(jī)器中應(yīng)用的安全和運(yùn)行穩(wěn)定性。比如，以工程挖掘機(jī)為例。通過使用電子技術(shù)對液壓進(jìn)行控制系統(tǒng)，可以有效的減小其運(yùn)行復(fù)雜度，提高運(yùn)行的靈活性和簡潔性，同時能夠結(jié)合實際狀況對參數(shù)做出有效調(diào)節(jié)，從而提高了挖掘效率的提高程度。就目前情況而言，由于當(dāng)前的科技水平已有了一種新的發(fā)展趨勢，而電子技術(shù)也正逐步削弱著其在液壓系統(tǒng)控制上的力度，從而形成了通過變電比控制系統(tǒng)液壓的新概念。靈活的使用電液比能夠更有效地改善汽車和工程機(jī)械的穩(wěn)定性，使控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出更為靈活的特性，從而達(dá)到更靈活的效果。然后，通過加強(qiáng)對動態(tài)采集液壓泵壓力參數(shù)及其流動參數(shù)的收集工作，并把所收集的信息傳遞至控制中心，而控制中心將會在的基礎(chǔ)上進(jìn)行相對應(yīng)的分析與評估，并制定相應(yīng)的控制指令，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)智能化控制效果，減少人為操作不當(dāng)帶來的影響，進(jìn)一步減少了機(jī)器的損耗，延長了機(jī)器的使用壽命，為企業(yè)帶來更大的效益。圖1是以單片機(jī)作為控制核心的一種自動該控制器，通過多個模塊之間的相互配合，可以在車輛原地轉(zhuǎn)向或低速轉(zhuǎn)向時，滿足低速轉(zhuǎn)向輕便性的要求；當(dāng)車輛高速轉(zhuǎn)向時，又滿足高速時的操縱穩(wěn)定性要求，在緊急轉(zhuǎn)向時，保證轉(zhuǎn)向的響應(yīng)性。

3.2實現(xiàn)發(fā)動機(jī)與液壓系統(tǒng)的匹配

在進(jìn)行汽車和工程機(jī)械設(shè)計工作時最重要的問題就是實現(xiàn)發(fā)電機(jī)與傳動系統(tǒng)及其外部載荷之間的最優(yōu)化配合問題。由于以往在該領(lǐng)域中所采用的機(jī)械和液力機(jī)械傳動方式大部分都是通過切換各檔位變速器機(jī)構(gòu)的傳動比提高機(jī)器對載荷變動范圍及其寬廣速度的適應(yīng)性，同時增加發(fā)電機(jī)輸出功率，以達(dá)到燃料成本的合理下降，該部分的難點是駕駛員必須選取恰當(dāng)?shù)臅r間實現(xiàn)檔位的轉(zhuǎn)換。雖然采用了可調(diào)解中心距的齒型帶傳動裝置也可以實現(xiàn)無級式變速器的效果，但實際上由于齒輪比調(diào)整范圍仍有一定局限，該裝置在工作容積上變化很大，從而很難形成反拖制動的能力。通過相應(yīng)的控制裝置及輔助液壓傳動機(jī)構(gòu)能達(dá)到對傳動系統(tǒng)設(shè)備的有效優(yōu)化，從而提高了發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和控制機(jī)構(gòu)對外載荷改變的適應(yīng)能力，該設(shè)備也不再對操作者有很大的影響，能達(dá)到對傳動系統(tǒng)效率的高效改善。

3.3實現(xiàn)智能化控制

智能化控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)也有一定的差別，智能化控制技術(shù)是在傳統(tǒng)智能化控制技術(shù)基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的一個更加較為理想的控制技術(shù)方法。智能管理在汽車和機(jī)械中的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)公司長期穩(wěn)定的運(yùn)營，提高企業(yè)使用壽命和年限，降低其在施工過程中出現(xiàn)故障的概率。其次，在使用自動化控制系統(tǒng)的過程當(dāng)中，首先必須提前構(gòu)建起一個科學(xué)合理的施工機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)庫，并在這個數(shù)據(jù)庫內(nèi)錄入最優(yōu)的工程機(jī)械液壓控制系統(tǒng)模塊，最后再把傳感器配置到施工機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，方便其采集各種數(shù)據(jù)參數(shù)。最后，再將數(shù)據(jù)庫中的最優(yōu)模型與采集的實測數(shù)據(jù)二者加以比較，從而進(jìn)行對工程機(jī)械與液壓控制系統(tǒng)的智能控制。通過實現(xiàn)智能化控制，可以極大的提高各種機(jī)器的靈敏度，使電子液壓控制技術(shù)得以更好的應(yīng)用。圖2為汽車中EHPS液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過電子液壓系統(tǒng)的使用，可以使不同速度行駛的汽車獲得良好的轉(zhuǎn)向控制，傳動效率也超過了60%，極大的增加了汽車的可靠性。

3.4實現(xiàn)信息化控制

從目前的情況來看，大型機(jī)械的施工作業(yè)一般是將總的施工任務(wù)分成各小項，逐項完成。在這一過程中就可看出，液壓傳動系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)液力傳動系的實際工作范圍、配合性能更要強(qiáng)一點。但值得注意的是，將該技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機(jī)中，必須對發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中的各類數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速，閥門開度等）進(jìn)行良好的收集，并作出分析。從而可以通過設(shè)定好的調(diào)節(jié)程序，對實際工作方式進(jìn)行調(diào)整，在滿足實際工作需要的同時實現(xiàn)發(fā)動機(jī)和液壓傳統(tǒng)裝置的完美組合。

3.5實現(xiàn)節(jié)能化控制

電子液壓控制技術(shù)是車輛與工程機(jī)械發(fā)展過程中最重要的技術(shù)，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，取得了眾多的突破。應(yīng)該來說，節(jié)能環(huán)保這個特性已形成是其未來發(fā)展趨勢的一種主要趨向，為了更好實現(xiàn)其節(jié)能環(huán)保的特性，可使用液體甚至是生物潤滑油取代液壓系統(tǒng)，降低機(jī)械驅(qū)動方面的過度消耗，增加產(chǎn)品應(yīng)用年限。其次，為達(dá)到液壓控制系統(tǒng)的節(jié)電特征，可通過液力透平設(shè)備對所消耗的電能加以再利用，從而進(jìn)一步提高了電能的再利用效果。不過，就目前情況而言，中國對液力透平技術(shù)方面的研究成果仍亟待更進(jìn)一步的提升，因此未來仍有必要加大研究。

3.6實現(xiàn)規(guī)范化控制

首先，在從事機(jī)械工程作業(yè)時，各種動作都必須盡可能做到簡單和緩柔順。機(jī)械工程技術(shù)人員必須時刻按照設(shè)備執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定每一作業(yè)，以降低設(shè)備的操作壓力，降低勞動強(qiáng)度較大的機(jī)器作業(yè)，以降低液壓機(jī)器發(fā)生故障的頻次，以提高機(jī)器液壓裝置的使用時長，同時也降低了相應(yīng)的保養(yǎng)費(fèi)用。另外還必須重視在機(jī)器操作中產(chǎn)生的氣濁噪音問題，在發(fā)生氣濁噪音的時候第一時刻就要對機(jī)器的所有部件予以檢查修理，待故障解決之后再接著使用。第二次，在從事機(jī)械作業(yè)時，還必須保證適當(dāng)?shù)臋C(jī)械液壓系統(tǒng)工作溫度，一般最合適的主機(jī)工作溫度應(yīng)該在室溫~六十?dāng)z氏度左右。因為，一旦液壓控制系統(tǒng)的工作溫度過高，就會使?jié)櫥偷酿ざ葴p小，潤滑量也降低，這樣就增大了主機(jī)內(nèi)部各元件間的磨擦力，使主機(jī)容易磨蝕，危害主機(jī)的運(yùn)行。為降低油溫過高狀況的發(fā)生，就必須隨時注意散熱器采暖的工作效果，以降低變質(zhì)油品對散熱器采暖的危害，并確保散熱器采暖工作能順利作業(yè)。在氣溫變化較大的時節(jié)，也要注意選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鲿r機(jī)，以降低高溫作業(yè)，并確保主機(jī)在合適的工作溫度下正常展開工作。

3.7應(yīng)用于制動系統(tǒng)中

近年來，國外的研發(fā)人員也開始將全液壓剎車控制系統(tǒng)運(yùn)用到參與實際作業(yè)的工程用機(jī)械汽車當(dāng)中，因為相比于傳統(tǒng)的剎車控制系統(tǒng)來說，該系統(tǒng)在體積差別不大或者更小的狀況下，可以帶來更大的制動力矩、更高的剎車壓力和更為靈敏的剎車感受。而且，由于液壓管路作為全部封閉的電路，所以在制動過程中基本上沒有對周邊壞境產(chǎn)生污染物，因而具備了卓越的環(huán)境特性。圖3為全液壓剎車控制系統(tǒng)示意圖，它將串聯(lián)主缸（TMC）、制動助力器、控制系統(tǒng)（制動防抱死系統(tǒng)（ABS）和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC））整合成為一個結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的制動模塊。并且可以在150毫秒（車輪鎖定時間）的時間里建立起制動壓。

4車輛與工程機(jī)械電子液壓控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

近些年來中國國內(nèi)汽車以及工程機(jī)械工業(yè)達(dá)到了高速發(fā)展階段，在該歷史背景下，液壓控制技術(shù)達(dá)到了同電氣技術(shù)的有效融合，從而借助電氣技術(shù)的有效運(yùn)用實現(xiàn)了控制液壓系統(tǒng)的目的。該方法能夠切實改善汽車與施工機(jī)械的各項特性及其效率，并且還可以進(jìn)一步提高各種能量在汽車與施工機(jī)械設(shè)備中的效率，對在其使用過程中汽車與施工機(jī)械設(shè)備的安全和穩(wěn)定性具有很大的保護(hù)意義。以工程挖掘機(jī)為例，通過利用電子技術(shù)進(jìn)行對其的液壓控制系統(tǒng)，可以很大程度減少在機(jī)械作業(yè)方面的困難度，使工程挖掘機(jī)的工作效率得以有效提高。但由于現(xiàn)如今的我國科學(xué)技術(shù)水平已經(jīng)進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，而電氣技術(shù)又在多路閥施工機(jī)械的沖擊下，正逐步削弱它在液壓系統(tǒng)控制上的力度，正是基于此，中國便形成了通過電液比控液壓系統(tǒng)的新理念。靈活地利用電液比，既可提高汽車和工程機(jī)械的安全和穩(wěn)定性，也可使控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出更為敏捷的特性，以達(dá)到遠(yuǎn)程的監(jiān)控效果。加強(qiáng)了動態(tài)地采集液壓泵壓力參數(shù)和水流參數(shù)等數(shù)據(jù)的收集工作，并將其及時向控制中心傳送，以后自動化中心就會在數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分析和評估，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂浦噶睿@樣就對智能化管理有了促進(jìn)作用，也能夠在很大程度降低對人工的工作壓力。

5結(jié)束語

綜上所述，液壓控制不但是在中國工程機(jī)械發(fā)展中起到了舉足輕重的作用，還帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。所以，對國內(nèi)建筑機(jī)械制造廠家而言，想要提高建筑機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量，一定要不斷創(chuàng)新現(xiàn)有的制造技術(shù)，積極運(yùn)用液壓控制，這對于提升建筑機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量以及使用性能等都具有很大的積極意義。

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作者:趙儉 單位:甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院