作者:卡尔·戴克，CD工业集团
今天的工程师需要了解现代系统的复杂性，从燃料消耗到负载传感。
移动液压元件和系统的设计人员面临着相当大的挑战。随着时间的推移，市场竞争迫使他们跟上许多变化和创新。如果我们想想移动液压系统设计的进步，我们真正在谈论的是什么?是因为机器变得更加复杂，操作人员的控制更加灵敏吗?这些系统是否因为有意设计使它们更高效、准确和可靠而变得复杂?这些系统的可靠性是否也对人类安全做出了重大贡献?所有这些问题的答案都是肯定的。
让我们来看看其中的一些设计参数以及可能出现的操作、维护和故障排除问题。
安全系统要求可靠性
的确，在移动和建筑机械上使用的液压系统具有一些最复杂的电路设计。在许多情况下，这些机器的刹车和转向系统必须提供最高级别的优先功能和可靠性。液压蓄能器常用于大型机械，作为转向和刹车的主要流量缓冲器。
移动起重机系统和空中工作平台是另外的例子，高可靠性和安全性都是至关重要的。对臂架或稳定支架的控制失灵会造成严重后果。虽然经常涉及到电子传感器，但基本的液压元件，如飞行员操作的止回阀和平衡阀，必须完美地发挥作用。
这些阀门的制造商努力生产不会卡住的阀芯，以及在阀门关闭期间最不可能困住阀座上的颗粒的提升管设计。对于所有条件和严重污染的流体来说，完美的性能是不可能的，所以使用内置的丝网过滤器至少是典型的试点端口。
生产和效率
轮式装载机可能有一个专用于转向功能的液压泵，也可能有一个控制阀，与其他功能(如吊杆提升或铲斗倾斜)共享泵的流量，以在不转向时实现最大缸速。
挖掘机需要不停地工作，几天或几周，同时提供极其精确和一致的重复动作。启动挖掘机发动机的唯一原因是驱动液压泵。因此，整个液压系统的设计必须与燃料源有效。
平地机的设计是为了节省燃料。在不需要液压运动的长行程周期中，不需要通过卸载大部分液压系统来加热流体。然而，当操作人员移动阀杆时，液压系统必须随时准备响应。实现这一目标的一种方法是使用负载敏感系统。
由于负载敏感系统提供的效率，现在在很大比例的移动机械上发现了负载敏感系统。这些系统利用直接来自负载气缸和电机的压力反馈来不断修改和控制泵的参数。
所涉及的泵一般是变量活塞式的，用于方向和流量控制的滑阀似乎是典型的。然而，从阀组到泵控制器的特殊信号软管为负载敏感设计的存在提供了线索。阀组中的小通道网络(使用微型穿梭阀)将压力从负载最高的阀段，主动电机或气缸，通过特殊的负载感知信号线一直发送到泵的控制器(补偿器)。最大系统压力通过泵上的变量控制器不断修改。
使用变量排量泵与不断调整的最大系统压力，导致较少浪费的燃料在原动机。在任何操作时刻，液压系统的最大压力都是不断调整的，仅略高于所需的压力。当换向阀回到中心位置时，阻塞了泵到系统的流量，负载传感管线就会泄压，系统压力将被设置为只有几百psi的低待机压力值。泵流量也自动调整到接近零。在这种待机状态下，泵从原动机需要最小的功率。
负载敏感控制精确的流量
负载敏感系统还提供了更高的流量精度。如果液压系统是操作电机，旋转计量和搅拌螺旋在移动混凝土批料车上，那么这种流量精度对产品质量有直接影响。
发电机需要保持稳定的速度，不管它正在供电的电力负载。转子转速的任何严重波动都可能对发电机提供的电器造成问题。如果发电机是由液压马达驱动的，液压系统必须有一种方法来校正电机的速度，否则就会随着电力需求的变化而波动。
在这两个例子中，当液压马达的压力发生变化时，泵响应负载感知信号线上的信号，轻微改变其位移，以维持流经流量控制阀的稳定压降，从而为执行器提供稳定的流量。这是一种压力补偿、流量控制技术，内置在大多数负载敏感系统中。
元件和系统设计者面临的挑战是，确保这个闭环控制方案可以被适当地调整。
负载敏感等特性增加了系统的复杂性。如果你听到一个机器的主人想要更简单的液压系统，他们也想要更高的燃料消耗，以及反应不灵敏的机器。
维护及常见问题
移动机械的液压故障与其他液压系统的故障有许多共同之处。过热和流体污染是导致间歇性故障以及组件和系统故障的常见原因。
在最佳的服务间隔时间内进行适当的检查和执行基本的预防性维护，有助于减少故障发生的频率。在恶劣的使用环境中，可能需要根据季节或工作条件的变化，检查和调整服务间隔的设置。
定期收集流体性质、系统压力、温度、循环时间和流速的详细测量数据，有助于在纠正措施成本相对较低的情况下，在早期阶段预测问题或故障。这种做法被称为预测性维护。
服务车间严格使用预防性和预测性维护技术，提高了平均故障间隔时间(MTBF)，并使机器保持在最大的生产可用性水平。
这些复杂的移动机器的液压系统问题也可能是由以前的维护工作造成的。这通常是报告不稳定的缸或马达运动的负载感液压系统。泵控制器的调整——如果做得不正确，可能没有适当的负载感知系统的工作原理——可能是一个全新问题的开始，也可能是一个安全问题。
更换部件的安装，如更换的泵，可能是新问题的来源，如果工作没有正确地完成。在排水软管意外连接到活塞泵的控制器选择端口的情况下，由于极端的系统过热，现在不工作的泵控制器可能会造成巨额的维修账单。
用户报告的一个最常见的问题是一次性的，定制的，负载感知液压系统是“狩猎”或“激增”。也就是说，电机和气缸在某些情况下会加速或减速，而比例换向阀显然保持在一个恒定的流量位置。这是不寻常的，如果机器设计没有测试所有可能的操作条件。可能需要对系统进行调整，以适应连接到机器辅助端口的独特附件或工具。
在某些情况下，大规模生产机器的操作人员可能会找到一种方法，以一种出乎制造商意料的方式让液压系统运行起来——这样做会导致完全出乎意料的故障和磨损。原始设备制造商不可能总是锁定这种类型的严酷使用;这样，就会出现一系列需要解决的故障和问题。
更复杂的是:学习不是可选的
我们已经了解了阀门设计的精确本质，以及使用负载反馈来动态调整泵控制器，但我们还没有涵盖在移动机器中形成复杂的现代液压系统的所有技术。正如前面所提到的，电子产品当然扮演了一个角色。通常情况下，发动机转速传感器会通知控制模块发动机负载过高，然后该模块会向最大泵上的位移控制器发送电信号。当发动机负荷过大时，泵会自动缩小，以防止发动机失速。
这只是马力限制控制的一个基本解释，作为负荷感控制方案的解释。然而，它们确实说明了在现代移动机器上有精心指定的设计参数。从操作人员的角度来看，这些参数有时显得有点狭窄，但它们是为了提高燃油经济性，或者是为了使机器运动更平稳或更准确。毫无疑问，重叠的系统迫使机器维护人员或故障排除人员加深对整体工程目标的理解。
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