液壓挖掘機(jī)能量的總利用率一般僅為20%左右，能量損失巨大，因而節(jié)能技術(shù)便成為衡量液壓挖掘機(jī)先進(jìn)性的重要指標(biāo)。目前國外的技術(shù)大多是采用電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，對發(fā)動和丹尼遜液壓油泵系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，使二者達(dá)到最佳匹配以獲得節(jié)能效果。該系統(tǒng)由單片機(jī)控制的無級調(diào)速的電控油門和電磁比例閥使挖掘機(jī)的機(jī)電一體化程度大大提高。可以根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化，由微處理器控制調(diào)節(jié)丹尼遜液壓泵所吸收的功率和油門的開啟度，使發(fā)動機(jī)始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近以全功率投入工作；同時電控油門還可以使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在很大的范圍內(nèi)任意設(shè)定。由此電控系統(tǒng)控制的挖掘機(jī)工作性能將會更穩(wěn)定，操作起來更加精細(xì)，平滑可靠，沒有沖擊感，能量利用率更高，更節(jié)省燃料，節(jié)能效果自然更明顯。另外，還可實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的實時監(jiān)控及自動怠速、自動升速和自動穩(wěn)速等的控制功能。

    丹尼遜油泵是液壓系統(tǒng)的一個重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸油、壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。靠氣壓供油的液壓油箱，在每次啟動機(jī)器后，必須等液壓漬箱達(dá)到使用氣壓后，才能操作機(jī)械。直軸斜盤式柱塞泵分為壓力供油型的自吸油型兩種。壓力供油型液壓泵大都采用有氣壓的油箱，也有液壓泵本身帶有補(bǔ)油分泵向液壓泵進(jìn)油口提供壓力油的。自吸油型液壓泵的自吸油能力很強(qiáng)，無需外力供油。對于自吸油型柱塞泵，液壓油箱內(nèi)的油液不得低于油標(biāo)下限，要保持足夠數(shù)量的液壓油。液壓油的清潔度越高，液壓泵的使用壽命越長。

    1電控系統(tǒng)主控對象

液壓挖掘機(jī)功率優(yōu)化電控系統(tǒng)的設(shè)計

    丹尼遜油泵具有工作壓力高，,如降低工作壓力的使用，還可以延長油泵的工作壽命！容積效率高，由此可以提高生產(chǎn)率，減少發(fā)熱和降低液壓設(shè)備的運(yùn)行成本。機(jī)械效率高，從而減少了能量的消耗。轉(zhuǎn)速范圍寬，轉(zhuǎn)速范圍是600---2800rpm，可以優(yōu)化工作狀態(tài)，降低噪音?？刮廴灸芰?qiáng)，采用的是雙唇結(jié)構(gòu)的葉片，具有極強(qiáng)的抗污染能力，使用壽命長。

    液壓挖掘機(jī)主要由工作裝置、轉(zhuǎn)臺和行走裝置三部分組成，它的半臂鏟挖動作、駕駛室轉(zhuǎn)動動作和行走動作都是在液壓系統(tǒng)的油缸和馬達(dá)的驅(qū)動下完成的。而液壓系統(tǒng)的油源又是由發(fā)動機(jī)帶動的液壓油泵提供的，因此發(fā)動機(jī)和液壓油泵就是液壓挖掘機(jī)整車的動力源，功率優(yōu)化控制系統(tǒng)的主控對象也就是發(fā)動機(jī)和液壓油泵。這里配置的發(fā)動機(jī)是康明斯柴油發(fā)動機(jī)；而丹尼遜液壓油泵則是斜盤式丹尼遜柱塞變量泵

    斜盤式柱塞變量泵的排量和流量可以通過改變斜盤傾角來改變。柱塞泵的斜盤前后有兩根耳軸支承在變量殼體的兩個圓弧導(dǎo)軌上，斜盤可以耳軸中心線為軸心擺動，使傾角改變。斜盤中部裝有銷軸，其左側(cè)球形端部插入變量活塞的孔內(nèi)。當(dāng)變量活塞頂部的負(fù)載變大超過彈簧彈力時，變量活塞會向下移動，使斜盤傾角變大，泵的流量就會變大，液壓泵吸收的發(fā)動機(jī)的功率也會跟著變大。只要能控制好液壓油泵變量活塞所受壓力的大小就可以控制液壓油泵的吸收功率。丹尼遜油泵又是一種既輕便又緊湊的泵，提出了一種具有一個由含鋁材料制成的外殼的油泵和設(shè)置在該外殼中的可運(yùn)動的模制件，其中，該可運(yùn)動的模制件至少部分地由一種可燒結(jié)的、至少包含一種奧氏體的鐵基合金的材料制成。

    2電控系統(tǒng)控制原理

    2．1對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制

    柴油機(jī)基本上是恒扭矩調(diào)節(jié)的，其輸出功率的變化表現(xiàn)為輸出轉(zhuǎn)速的變化，即不同的油門開度對應(yīng)著不同的柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，也就是說我們可以通過對油門開度大小的控制來實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的控制。門開度大時，噴油泵有效供油行程大，循環(huán)供油量大，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速提高；反之，轉(zhuǎn)速就低。只要我們能使油門開度微動調(diào)節(jié)，供油行程一點一點變化，就可對發(fā)動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速。丹尼遜油泵具有工作壓力高，,如降低工作壓力的使用，還可以延長油泵的工作壽命！容積效率高，由此可以提高生產(chǎn)率，減少發(fā)熱和降低液壓設(shè)備的運(yùn)行成本。

    2．2對液壓油泵的控制

    由柴油機(jī)的外特性曲線還可以看出，當(dāng)噴油泵的油門拉桿處于某一位置時，柴油機(jī)的輸出扭矩隨轉(zhuǎn)速變化的特性曲線很平坦。這種特性對柴油機(jī)的工作是很不利的，當(dāng)柴油機(jī)的負(fù)荷有較小變化時，其轉(zhuǎn)速就會發(fā)生很大的變化。所以發(fā)動機(jī)在驅(qū)動工作機(jī)械時，只有當(dāng)它的輸出扭矩與工作機(jī)械的阻力相等，發(fā)動機(jī)才可以穩(wěn)定工作。如阻力矩超過發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速將下降；反之，則升高。

    2.2.1對超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的控制液壓挖掘機(jī)在施工作業(yè)中，如遇到堅硬結(jié)實的地面時，鏟挖阻力大，工作負(fù)載變大，執(zhí)行元件動作變緩，回油變慢，而丹尼遜油泵仍繼續(xù)向系統(tǒng)供油，油缸內(nèi)的油壓急增，使系統(tǒng)壓力過大，發(fā)動機(jī)的輸出扭矩已小于這時的工作阻力，于是，發(fā)動機(jī)開始超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速迅速下降，甚至導(dǎo)致“熄火”。這時單靠拉大油門，硬性地使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升上去，溢流損失會很大，甚至?xí)褂吐芬驂毫^大而漏油；還有一種情況是負(fù)荷特別重，油門已在最大位置，

為提高液壓挖掘機(jī)的能量利用率并更好地節(jié)省燃料，采用功率優(yōu)化電子控制系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)和丹尼遜液壓油泵系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，使二者達(dá)到最佳匹配。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)、傳感器、直流伺服電動機(jī)和電磁比例閥組成，其中電機(jī)可帶動油門拉桿進(jìn)退以調(diào)節(jié)油門的大??；電磁比例閥的開度又與油泵斜盤的變量活塞所受的控制壓力有關(guān)，可通過對比例閥閥芯開度的調(diào)節(jié)來改變斜盤傾角，以達(dá)到控制油泵吸收功率的目的。該系統(tǒng)在控制機(jī)工作時，可通過對油門和丹尼遜油泵吸收功率的控制使發(fā)動機(jī)始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，發(fā)揮最大有效功率，達(dá)到功率優(yōu)化目的。