柴油机和液压源匹配-液压控制-工控课堂

1.柴油机特性

1.1.转速在1200-1400r/min时，可输出最大转矩Tmax达到最大。之后随着转速增加，Tmax减小。

1.2.随着转速n的增加，虽然Tmax略有变化，但是根据公式P=n*T，Pmax随之增大，在转速1900-2400r/min时，Pmax达到最大。

1.3.在转速1200-1300r/min时，输出输出单位能量油耗R最小。

2.柴油机和液压源匹配

根据柴油机特性和我们追求的目标：最高输出功率、最大转矩、最低燃料消耗，选择柴油机合适的工作转速。

2.1.在需要发挥发动机最高功率时，发动机工作在高转速。

2.2.在追求,低燃料消耗时，则发动机应该工作在低转速。另外，发动机转速越低，噪声也越低。由于有时候发动机噪声水平超过液压泵，所以降低移动机械噪声必须降低发动机转速。而且低转速时，输出最大扭距也比较大。

总结：在满足输出功率时，发动机工作在低转速合适。

3.参数校核

3.1.转速校核

3.1.1.校核变量泵最大排量时许用最高转速大于柴油机最高空载转速。

3.1.2.所选变量泵最大排量在柴油机额定转速下的输出流量能使液压马达输出转速达到执行机构最高输出速度要求。

3.2.转矩校核

转矩校核的目的是使柴油机能够在可预测的各个工况中都有足够的输出转矩，而不至于熄火。带载时（包括爬坡）需要的扭矩和功率最大的，但因为带载时一般低转速，因此发动机功率一般都能满足要求，但是扭矩需要引起注意。

Mmax≥Mtmax+Ms+Mb+Mw+Mf

Mmax为柴油机额定转矩，应覆盖以下几项实时量值总和；

Mtmax为驱动行走装置所消耗的发动机转矩；

Ms为转向助力泵所消耗转矩；

Mb为制动助力泵所消耗转矩；

Mf为其余液压泵所消耗转矩；

3.3.功率校核

Pe≥（Ptmax+Ps+Pb+Pw+Pf）/（g*φ）

Pe为柴油机额定功率，应覆盖以下几项实时量值总和；

Ptmax为驱动行走装置所消耗的发动机功率；

Ps为转向助力泵所消耗功率；

Pb为制动助力泵所消耗功率；

Pf为其余液压泵所消耗功率；

g为所有功率需求装置的当量总效率；

φ为发动机的负荷匹配系数，也就是留有一定余量，一般为0.8-0.9。

根据“墨菲定律”：如果一件事情可能发生，那它就在未来的某个时间必然发生。也就是说发动机的额定扭矩必须覆盖各种扭矩的实时极值，发动机的额定功率必须覆盖各种功率的实时极值。有时覆盖只有在极端工况下才会出现的各种扭矩的实时极值和各种功率的实时极值会使得发动机额定扭矩和额定功率很大，造成浪费，所以必要时可以退让妥协速度和加速度（相当于妥协功率），而扭矩和力我们通常都是就高不就低。

扭矩和功率很难通过数据计算校核，更多的参考相似设备经验数据校核。

4.柴油机控制策略

发动机转速是由负载和燃料供应量共同决定的。如果保持燃料供应量不变，负载增大时，转速下降。在负载不变时，增大燃料供应会提高发动机转速。

很多工程机械发动机带转速自动恒定调节机构。通过检测发动机输出转速，自动调节油门开度，努力使转速保持恒定，不随负载变化。但是，在任一转速下总有最大输出转矩，此时再怎么增加燃料供应也无济于事。

4.1.如前所述，在满足输出功率前提下，把发动机转速控制在低速区，已获得更低的燃油消耗，更低的噪音，更高的最大输出扭矩；

4.2.“自动怠速”，当所有的液压换向阀在“中位”停留的时间超过预设时间后，发动机自动进入怠速阶段；

4.3.“极限载荷控制”，当检测到发动机转速由于负载过大低于设定转速时，立刻减小变量泵排量，从而减小液压泵输入功率，以避免发动机熄火。

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