揭开DA控制的神秘面纱

提起DA控制,相信很多小伙伴都听说过,在实际的应用中也有所接触,遗憾的是力士乐样本里对DA控制描述着墨不多,让人“雾里看花”。到底什么是DA控制?它是怎么实现的?为什么需要DA控制?这就来揭开DA控制的神秘面纱……

 

一:它们的作业模式有什么相同点

下图中的这三种车辆,若行走系统均为全液压驱动,它们在工作中有什么共同点呢?
揭开DA控制的神秘面纱
揭开DA控制的神秘面纱
揭开DA控制的神秘面纱
   
1:行走系统和工作装置都是液压驱动;
2:经常性地,边行走边工作;
3:在装卸或堆卸货物时,有些时刻,行驶速度需要“微动”,工作装置(动臂, 铲斗或叉子)的速度不受影响; 有时,需要靠静压制动;
4:当车辆爬坡工作时,不希望熄火;
5:为了提高操作的舒适性,希望是“自动挡”;
为了满足车辆的以上要求,人们发明了DA 控制。通常,在闭式行走液压系统中,通过泵上集成DA 控制功能(有时候行走马达也具备DA控制阀)来实现液压系统的DA控制。

二:什么是DA控制

Automotive Drive control & Anti stall control
自动变速控制 & 防熄火控制 (DA控制)
DA控制,是取自英语Automotive Drive control & Anti stall control中的两个字母D,A。
1:自动(变速)驱动控制: 类似于汽车的自动挡,无级变速。车辆的速度只通过发动机的油门踏板来控制,更易于操作、更好的舒适性。
2:防熄火控制:实现发动机的极限负载保护。这一点类似与恒功率控制,车辆在工作时,为了满足牵引力的要求(在极限情况下,牵引力不足,车辆将无法动弹,这是不能接受的)可以通过降低车辆的速度防止发动机熄火。
那么,DA控制怎么实现以上两个功能的呢?
1:要实现自动变速驱动控制,换言之,发动机的油门踏板要即能控制发动机的转速,又可以控制泵的排量(斜盘摆角)。我们设想一下:如果,能通过一个控制阀,它的开口大小决定泵的控制压力,而它的开口大小又由发动机转速来控制,那么就可以实现这个功能了。在DA控制里,是通过装在泵上的DA阀使泵的控制压力(控制斜盘摆角)与发动机的转速建立起关系来实现的(即:泵的控制压力可以“速度感应”)。
2:所谓的防熄火控制,是指在极限情况下,防止发动机熄火避免车辆无法正常行走。类比恒功率控制,当负载(压力)达到一定程度时,泵的斜盘若能自动向零位方向回摆,降低泵的排量,这样就可以对行走泵的功率消耗进行限制,从而防止发动机熄火。

三:DA控制的原理

从上面的分析,可以看出,DA控制要实现自动变速驱动控制,必须要把泵的控制压力与发动机转速建立起关系,也就是控制压力能够感知发动机速度的变化,并跟随发动机转速变化而有规律地变化。下图向伙伴们展示了DA控制中的自动变速驱动控制原理:
 
揭开DA控制的神秘面纱
车辆的极限负载保护功能又是如何实现的呢?由前面的分析,我们可以看出:当负载(压力)达到一定程度时,泵的斜盘若能自动向零位回摆,即可实现车辆的极限负载保护。根据泵的工作原理,我们可以看出:
工作中,泵的斜盘摆动受以下三个力的影响:
1:对中弹簧的力;
2:控制油通过变量活塞给斜盘的控制力;
3:泵工作压力给斜盘的作用力;
对于,普通的不带DA功能的泵,由于配油盘的高低压配油窗口相对于斜盘两侧的半圆轨道是完全对称的,因此泵工作压力给斜盘的作用力所产生的力矩为零(即:对斜盘的摆动没有影响)
而,有DA功能的泵,其配油盘的配油窗口相对于斜盘两侧的半圆轨道不是对称的,如下图,因此工作压力给斜盘的作用力将对斜盘产生一个向零位回摆的力矩。这样,就实现了车辆的极限负载保护。
揭开DA控制的神秘面纱
1:从上面的原理图,我们可以看出:泵排量由控制压力P3决定;
-P3由∆P决定;
-∆P:固定节流前后的压差与补油泵流量Q相关
-补油泵的流量Q与转速n相关
所以,泵的排量与发动机转速相关,如下图,这样就实现了自动变速驱动控制。
揭开DA控制的神秘面纱
2:如果我们把斜盘的受力按照下图等效成一个“杠杆”的话,就更加方面理解了。图中,红色为泵的工作压力、黄色为控制压力。
揭开DA控制的神秘面纱
图中的Timing,就是我们常说的“时钟阀”,其实它就是一个偏心的螺钉,可以用来调整配油盘的角度(即:调整“杠杆”的支点位置)。对于普通的不带DA功能的泵,支点位置在图中红色工作油的正下方(力臂为零)。
3:DA控制中的“微动”(寸进)和静压制动功能
在文章的开始,我们提到车辆在工作时,某些工况,要求车辆行驶的速度很慢,而工作装置的速度很快。比如:叉车在堆放货物时为了堆放准确而又能更高的工作效率,要求行走“微动”提升(下降)快速。
还有一种工况,车辆制动。可以充分利用闭式行走系统静压制动的特性,实现平稳刹车。
这两种功能,可以通过选择不同的DA控制形式,并与合适的制动踏板相互配合来方便地实现
揭开DA控制的神秘面纱

四:故障案例分享

为了方便大家对DA控制的进一步了解,淘液压分享一个关于DA控制的实际案例。
系统配置: 
-闭式行走系统,2个A4VG泵+2个马达分别驱动左右行走;
-左泵带DA控制阀,右侧泵不带;两泵共用左侧泵的DA控制阀;
-泵的管路连接如下图:
揭开DA控制的神秘面纱
故障描述:车辆行走速度慢,与设计要求差别过大
根据上面的原理图,我们可以看出:
-前后两泵共用一个DA阀;
-前后泵的补油泵合流后经过过滤器,然后分流到前后泵;
-从前泵Ps出来的控制油同时控制前泵和后泵的斜盘(图中没有画出来);
根据DA控制的原理,我们知道:
对于前后泵而言,当补油压力(G口测量)相同时(即:前后泵的补油溢流阀设定压力相同)两泵Fa口压力(经过过滤器分流后是不一样的)是不同的(此时前泵>后泵=G口压力),所以,经过过滤器后的油液大部分(包括前泵补油泵出来的部分油液)通过后泵的补油溢流阀流回油箱,只有很少部分通过前泵DA阀再到补油溢流阀。因此,前泵Ps口出来的控制油压力大大低于理论值。从而造成车辆速度慢。

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本文来自淘液压,本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。

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