中位关闭的电液控制阀系统的可靠的流量控制在行走设备中的应用S.Cetinkunt,U.Pinsopon,C.Chen,A.Egelja,S.AnwarDepartmentofMechanicalandIndustrialEngineerin,UniversityofIllinoisatChicago,842WestTaylorSt,Chicago,IL60607,USA摘要：在行走设备中，例如推土机和建筑机械（如轮式装载机，挖掘机，收割机），数字控制的电液中位关闭阀和负载传感的液压泵系统正在很快的取代老一代的靠液—机控制（先导驱动，机械方式控制）的中立连通阀和定量泵系统。随着精心设计和调整的运动控制系统，运用中立关闭阀电液控制的液压系统的能量利用率可以提高到能被实现的显著的燃料节约点。还有，对于不同的操作经由快速控制软件可以优化机器的动作，有些能力在液—机控制系统中是没有办法实现的。对于行走设备来说，能量利用率、高的运行特性、基于可重组性和可靠性的软件都是其电液控制系统设计的主要对象。关键词：电液控制系统，可靠的流量控制，电液系统，二级比例控制阀，变量泵，轮式装载机，建筑设备1·简介据估计自2000年起，在电气—液压系统方面的市场份额大约是每年300—350亿美元，其中大约有80—100亿美元的市场份额是属于建筑设备行业的。其他的份额分别属于航空业，冲压机行业，钢板展平行业。电动—液压市场产品主要的元件有液压阀阀，液压泵，液压马达，液压缸，管件，管接头和过滤器等。在过去的二十年间，低成本，计算能力的提高，数字处理信号的可靠性已经改变了控制系统的工程实践。行走设备行业也不例外，建筑设备行业像汽车行业一样也正在跟随着这样的技术潮流—更多的数字控制系统和电气控制系统而非传统的机—液控制方法。例如，汽车行业已经在发展的用于转向、制动和发动机油门控制的电气控制系统，并且期望这种款式的车在2007年见诸市场。其中的一些原理正在被应用于建筑设备的一些器件，转向和动力系统控制。在过去二十年间，电气—液压系统的发展应主要归功于数字信号控制和它在液压元件设计方面的应用。液压元件（如阀、泵、马达、和液压缸）的机械设计已经有好多年没有改变了。主要的不同是机—液传感和控制功能正在被电气传感和控制功能所替代。在1950年设计并申请专利的电气—液压伺服阀在今天的许多行业仍在主要的被应用。液压系统方面的教科书仍然是35年多前编写的书。液压控制系统敏感性分析也是现成的内容。关于液压系统方面的PID控制、消极的被动式控制、适应性控制的应用，自动调协适应性控制，线性化的动态特性和网络控制的应用也已经被讨论过了。本篇文章展示了应用于轮式装载机的铲斗液压系统的电气—液压控制系统（如图1所示）。这种已发展起来的控制系统是用具有实时操作系统的工业Pc机来操作的，这个实时操作系统具有一个用与进出口交接的基于Motorola68000微信息处理器的嵌入式控制器。这种控制系统正在市场上被改进后的轮式装载机上被测试。2·用欲于行走设备的电—液控制系统轮式装载机铲斗动作两个自由度：举升动作和俯仰动作（如图2所示）。每个动作都有一个直线型液压缸所驱动，由一个二级电液比例阀控制。对轮式装载机的铲斗动作主要有两个类型的电液控制系统：中立连通系统和中立关闭系统（如图3、4所示）。力求简单，在泵和液压缸管道上的溢流阀和每个液压缸两端的减压阀都没在图中有所表示。中立连通系统包含有一个定量泵和两个中立连通阀，其中一个阀用于连接举升和俯仰回路。中立关闭系统包含一个变量泵，一个用于俯仰回路的中立连通阀和一个用于举升回路的中立关闭阀。值得注意的是两个阀以串联方式连通液压泵，而非是并联方式。俯仰阀在举升阀之前连入液压泵，这种安排方式被称作俯仰优先液压回路，在建筑机械里面这是一种标准的设计。泵的型号不能够同时提供来自两个液压缸的最大流量要求泵的型号受到经济性和发动机分配到其他子系统回路能量的限制。如果两个液压缸同时要求最大的流量，那么俯仰缸能够达到所要求的流量，而举升缸则达到剩余的流量。用于铲斗控制的液压系统的操作在图示3中有所说明。液压泵将从发动机得到的机械能转化成受压液体的压力能。液流将流向俯仰缸和举升缸。流向每个液压缸的流量受到俯仰阀和举升阀的...
