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泵与发动机的功率匹配原理.
泵与发动机的功率匹配原理发动机的输出功率:ne=me·ne /9 549 (1)式中:ne——发动机输出功率(kw)me——发动机转矩(n·m) ne——发动机转速(r/min)泵的输出功率为:nb= pbqb/60= pbqbnb/60 000 (2)式中:nb——泵的输出功率(kw)pb——泵出口压力(mpa)qb——泵出口流量(l/min)qb——泵的排量(ml/r)nb——泵的转速(r/min)泵与发动机直接连接,有nb=ne。由传动关系知,nb与ne又满足:nb=neη 1η 2 (3)式中η 1——泵与发动机之间的传动效率,泵与发动机直接连接时取为1,泵与发动机通过分动箱相连时取为0.97η 2——泵自身的效率 ,由于泵一般为变量柱塞泵,当泵的排量、转速、压力变化时,效率也随之变化,因此,泵的效率值由供应商提供。当发动机期望工作在某一最佳工作点时,其输出转矩为一常值,所以泵与发动机功率匹配,有关系式:mb= pb qb/2π=常值 (4)式中:mb——泵的吸收转矩n·m因此,当负载pb变化时,通过调节泵的排量qb使得泵的输出转矩不变,就实现了泵与发动机之间的功率匹配,发动机的转速为设定的最佳工作点处的转速。从而得出结论:当发动机在设定的最佳工作点运行时,欲实现泵与发动机匹配,则要求泵具有恒功率特性,图1所示。此主题相关图片如下:[disablelbcode]
恒功率泵可采用机械控制或微控器控制,机械控制的恒功率变量是靠不同的弹簧组合来近似实现恒功率的,在其恒功率区段能实现泵与发动机的匹配,但是有调节不方便、存在误差等不足。而当采取微控器(如MC控制器)控制时,能实现泵与发动机的精确匹配,而且调节方便。2 柴油机最佳工作点的选取图2是发动机的外特性转矩曲线图,曲线ABCD是发动机的全负荷速度特性,斜线AH、BI、CJ、DK为不同油门位置时的调速特性。点A、B、C、D分别是对应的最大功率输出点。因为一个油门位置X对应一个最大功率输出点,所以最大功率Nmax(M,n)是油门位置x的函数,即:Nmax(M,n)=f1(x) (5)所以只要调节油门的位置,就可选择不同的功率模式。发动机在工作时,其所受的转矩为自变量,转矩的大小取决于后接负载的大小,而发动机转速是因变量,所以:n=f2(M) 6因为发动机正常工作时,后接负载往往低于该油门位置时的最大负载,所以发动机工作时往往工作在调速特性阶段,而调速特性段的功率低于该油门位置时的最大功率,因此发动机在正常工作时其效能往往未能得到充分发挥。要想得到最大的工作效率,发动机应始终工作在最大功率点。在不同的油门位置下,虽然都可以工作在最大功率点,但是在有些最大功率点(如图2中的B、C、D点)抗过载能力很差,容易导致发动机熄火,所以在不同油门位置下,最大功率点的设定应如图2中的A、E、F、G点,使得在每一个最大功率点都留有一定的过载余量如δ M=MD-MG,而不至于导致发动机熄火,δ M大小视不同油门位置时的具体工作特性而定,其趋势如图2中的AEFG曲线,因此实际工作时设定的最大功率点应落在 AEFG曲线上。此主题相关图片如下:[DISABLELBCODE]
由图3的NT855-C280BC柴油机外特性曲线可以看出(见图3中曲线2):发动机飞轮转矩的增加会引起发动机转速的下降(掉速),当发动机转速下降至最大转矩点时?熏发动机输出转矩开始下降,此时发动机工作不稳定,转速急剧下降直至熄火,为了防止发动机熄火和充分利用发动机功率,只有及时减小液压泵的排量,降低发动机的负荷。从图3可以看出,只有当发动机工作在(1 600,1 900) r/min区段时即可兼顾发动机输出功率与转矩均在较大且比油耗最小状态3 泵与发动机匹配的实现对于全液压推土机,泵与发动机匹配的实现,一般采用极限负荷调节法。由图1可以看出,由于变量柱塞泵具有恒功率的特性,所以实现恒功率控制是一种最理想的状态。但在实际应用中,恒功率控制是非常难以实现的,比较成功的一种办法是实现发动机的恒转速控制。采用极限负荷调节法,使发动机工作在最佳转速范围内。如图4,发动机9和变量泵4刚性联接在一起,变量泵4输出的高压油液经高压油管7使行走马达8旋转输出动力,输出的动力经减速后传给履带6。操作油门操纵杆10,会同时拉动油门位置传感器11产生电信号传给MC微控器5,所有信号可以通过仪表板1显示出来此主题相关图片如下:1.仪表板 2.转速传感器 3.行驶手柄 4.变量泵 5.MC微控器 6.履带 7.高压油管 8.行走马达 9.发动机 10.油门杆 11.油门位置传感器
当机器在铲掘工况时遇到大负荷,行走马达8的负载转矩增加;在行走闭式系统的流量、马达转速不变的情况下,
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