电控比例泵替代恒功率泵的可行性分析(图)

三一重工生产的电液驱动行走工程机械，一般采用恒功率DA阀（转速感应控制阀）控制的变量柱塞泵，DA阀上电磁线圈的通、断电即实现前进、后退；控制器的PWM（脉冲宽度调制器）通过输出脉宽值来控制电控比例变量马达，进而驱动机器实现多挡位的前进、后退。

工程机械的工况复杂，DA阀在液压波动冲击下容易损坏，维修更换麻烦，且维修成本高。若将行走泵改为电控比例泵，通过控制器控制其排量，可减少液压泵故障，使整机驱动性能平稳可靠。

一、电控比例泵控制原理

图1为工程机械电控比例泵控制原理图。控制器的PWM实时采集机器的行走速度及发动机转速等信号并传送给控制器；控制器根据发动机转速值与泵脉宽值的曲线关系得到泵预输出脉宽值X1；推动行走手柄，即可给定与各挡对应泵的预输出脉宽初始值，控制器根据机器行走速度值与泵脉宽值的曲线关系可得到泵预输出脉宽值X2；控制器将X1与X2比较，取两者较小的值作为泵的输出脉宽值。控制器输出一路通过泵输出脉宽值来控制电控比例泵；控制器输出的另一路通过马达输出脉宽值来控制用于行走的电控比例马达。

控制器将电控比例泵的输出脉宽值输给其电比例线圈，泵输出脉宽值与电比例线圈上的电压、电流成线性关系，脉宽值不同，则电比例线圈上的电压、电流则不同，由此电控比例泵的排量也不同。

电控比例泵的电路系统如图2所示，由控制器、传感器、泵电比例线圈、马达电比例线圈等组成。

图1

图2

二、电控比例泵的关系曲线

1.发动机转速与泵脉宽值的曲线关系

发动机转速与泵脉宽值的曲线关系如图3所示。在不考虑行走速度对泵脉宽值控制（即泵脉宽值总为初始化脉宽值）的前提下，其示意图的绘制步骤如下：

(1) 获得泵排量最小时的最大脉宽值

启动发动机，让发动机在怠速n1下工作，推动行走手柄挂挡，调节泵的脉宽值，使机器行走速度小于0.2 km/h，此时脉宽值的85％即为泵排量最小时的最大脉宽值X1m；

(2) 获得泵最大排量时的最小脉宽值

在平整的水平道路上，将发动机转速升至额定转速以上，此时给定泵脉宽值为初始化脉宽值的50％；推动行走手柄挂最高挡位，调节泵的脉宽值，让机器行走速度达到设计的最高速度，此时泵脉宽值的110％即为泵最大排量时的最小脉宽值X1L；从发动机输出功率、输出扭矩与发动机转速特性关系曲线找出最大扭矩时发动机转速n2，在n2转速下给泵施加最大排量时的最小脉宽值为X1L；