电控正流量挖掘机功率控制技术研究

一、引言

在当今多样化的工程建设场景中，从高耸入云的摩天大楼建设，到矿山资源的深度开采，再到港口货物的高效装卸，液压挖掘机凭借其强大的作业能力，已成为各类工程中不可或缺的重要设备。随着工程规模不断扩大，作业环境日益复杂，传统的挖掘机功率控制技术在满足高精度、高效率作业要求方面，逐渐暴露出局限性。正是在这样的背景下，电控正流量功率控制技术应运而生，为提升挖掘机性能带来了新的机遇。深入研究这一技术，不仅有助于优化挖掘设备自身性能，更能推动整个工程建设行业朝着高效、节能的方向发展。

二、电控正流量挖掘机功率控制原理

2.1 正流量液压系统工作原理

电控正流量液压系统的运作始于驾驶员对电控手柄的操作。当驾驶员操控手柄时，先导信号会立即产生，并迅速传递至控制器。控制器经过精确的运算和处理后，会输出两路关键信号。其中一路信号用于精准调节多路阀阀芯位置，以此决定液压油的流向，确保液压油能够准确流入相应的执行机构；另一路信号则会传输至变量泵的调节机构，实现对泵排量的精确调控。

先导压力与变量泵排量呈现严格的正比例关系。驾驶员操作手柄的幅度大小会决定先导压力的高低，进而精确控制变量泵的输出流量。与传统液压系统相比，电控正流量系统能够紧密贴合实际作业需求，实现泵排量的精准匹配，有效减少不必要的能量损耗，显著提升系统的运行效率和响应速度。

2.2 作业各阶段功率需求特点

挖掘机的作业循环包括挖掘、满载返回、卸载和空载返回四个阶段，每个阶段对功率的需求都各有特点。在挖掘阶段，铲斗需要克服巨大的挖掘阻力，此时发动机需要输出大功率来驱动液压系统，保证铲斗能够顺利切入物料。满载返回阶段，为了快速将挖掘的物料运送到指定地点，发动机需要提高转速，增大变量泵排量，为动臂、斗杆等执行机构提供充足动力，以实现快速动作。卸载阶段同样依赖发动机稳定且强大的功率输出，以确保物料卸载过程高效精准。空载返回阶段的功率需求相对较小，但适当提高发动机转速可以加快动作响应，缩短作业循环时间，提升整体作业效率。

三、电控正流量挖掘机功率控制系统构成

3.1 电控正流量液压泵

电控正流量液压泵融合了正流量与恒功率控制特性。在操作先导手柄时，能够同时对多路阀和主泵的排量进行控制。当小幅度操作手柄时，泵会输出小流量，这种情况适用于对操作精度要求极高的狭小空间作业；大幅度操作手柄时，泵的排量会增大，可满足开阔场地快速作业的需求。泵上新增的电磁比例阀能够实时接收控制器发出的信号，并依据负载的实时变化精确调整主泵排量，确保在各种复杂工况下都能实现恒功率输出，有效应对复杂地形作业中频繁出现的负载突变情况，避免发动机出现过载或功率浪费的现象。

3.2 多路阀组

多路阀组在整个液压系统的流量分配环节中发挥着至关重要的作用。换向阀通过阀芯的位移精确控制阀口面积大小，实现对泵输出流量的二次精细调节。在实际作业中，挖掘机的多个执行机构常常会同时运行，多路阀能够根据各执行机构的负载状况，科学合理地分配压力油，保障各个执行机构能够协调、流畅地完成复合动作。例如在挖掘与装载一体化作业中，多路阀会依据不同动作的实时需求动态调整流量分配，确保每个执行机构都能稳定获得所需的液压油，进而提高整体作业效率。

3.3 双泵双回路系统

双泵双回路系统由两个主泵和两条独立的液压回路组成，每条回路负责为特定的执行机构组合供应液压油。在大规模土方作业等复杂工况下，不同执行机构频繁动作容易对液压系统的稳定性产生干扰，而双泵双回路

系统能够确保各执行机构随时获得稳定且充足的液压油供应，有效避免各执行机构之间的流量干扰与竞争，显著增强系统的整体性能和稳定性。

四、电控正流量技术在实际应用中的优势

4.1 精确的功率分配能力

电控正流量技术能够依据不同机具的操作信号，实时、精准地调节双变量泵的排量，从而实现功率的按需分配。比如在使用破碎锤作业时，系统可以迅速增大泵的排量，提供瞬间的高功率，确保破碎作业顺利进行；而在进行挖掘作业时，又能保持稳定的功率输出，保证挖掘过程的平稳性。这种精确的功率分配能力显著提高了作业效率，让每个机具都能在最佳功率状态下工作，充分发挥其性能优势，提升了工作质量。

4.2 快速响应与灵活切换性能

当操作手柄信号发生变化时，电控正流量系统能够迅速感知，并立刻调整泵的排量和多路阀的开度。这一特性在更换机具时体现得尤为明显。更换机具后，系统能够在极短的时间内为新机具提供合适的流量和压力，极大地缩短了作业切换时间，提高了设备的利用率和作业效率。在实际作业中，这意味着可以有效减少设备的闲置时间，增加工作量产出，加快工程进度，降低施工成本。

4.3 良好的负载适应性能

该技术通过实时监测负载压力，依据正流量控制特性自动调节泵的排量，使发动机始终保持在合理的负载范围内运行。无论是遇到突然增大的负载，例如挖掘到坚硬岩石，还是负载减小的情况，系统都能迅速做出反应，及时调整功率输出。这不仅保护了设备免受损坏，还确保了机具性能的充分发挥，使挖掘机能够适应各种复杂多变的负载条件，延长了设备的使用寿命，降低了设备故障的发生概率。

4.4 节能与高效的平衡

电控正流量技术在优化功率匹配方面表现卓越，能够有效避免功率过剩或不足的情况，从而降低燃油消耗。在不同的作业强度下，它都能在确保高效作业的同时实现节能目标。例如，在轻型作业时，系统可以自动降低泵的排量，减少油耗；而在重型作业时，则能充分发挥系统的潜力，保证作业效率。这种节能与高效的平衡使得挖掘机在多机具应用中能够降低运营成本，增强市场竞争力，为用户带来显著的经济效益，同时也符合环保节能的发展趋势。

4.5 系统可靠性的提升

精确的功率控制和良好的负载适应性大大降低了系统因过载或冲击而受损的风险。同时，系统的快速响应能力有助于及时发现和处理故障隐患。例如，当液压油出现泄漏或油温异常升高时，系统能够迅速调整工作参数，避免故障进一步扩大，从而保证多机具作业的连续性和稳定性，提高了设备的整体可靠性。这意味着减少了设备故障停机时间，提升了设备的可维护性，降低了维修成本，保障了工程的顺利进行。

五、结论与展望

本文全面研究了电控正流量挖掘机功率控制技术，深入分析了其原理、系统构成、应对多机具作业挑战的方式以及实际应用优势。该技术凭借先进的设计理念和控制策略，实现了功率的精准控制与高效利用，在实际工程作业中展现出卓越的性能。未来，随着智能化、信息化技术的不断发展，电控正流量挖掘机功率控制技术有望与更多前沿技术深度融合，实现更高水平的智能化控制，为工程建设行业的可持续发展注入新的活力。

参考文献

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