Parker IFC装载机节能新方案

设计研发装载机都在不断的向节能减排方向发展，低碳环保一直都是这一时代背景下人们所追求的目标。随着微电子技术向工程机械的渗透，现代工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展。改善工程机械的操作性、舒适性、减轻劳动者的强度，向经济型和节能型发展是现代工程机械的发展趋势[1]。

那就让我们来看下Parker开发的分泵智能流量控制系统在装载机上的应用，了解其是如何实现简单可靠、高效节能及柔性化控制!

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初识装载机

装载机结构

装载机是应用十分广泛的一种工程机械，其主要工作装置是动臂和铲斗。装载机的基本动作包括：将铲斗插入物料然后翻转铲斗，提升物料到一定高度，在保持载荷的同时将物料运输到指定地点，倾卸，最后再回到装料处，如此循环作业[2]。

北美和欧洲典型轮式装载机使用的是基于负载敏感技术。主要功能是完成控制和转向。这两功能一些系统使用的是单泵，一些使用双泵实现。控制阀能实现动臂、铲斗和附属机构之间流量共享或者实现内置的优先控制。这些系统能实现良好的性能和能量平衡，但是对系统的持续改进是有限制的。

2Parker IFC

Parker近期在其官方网站公布了新开发的用于轮式装载机的创新原理，将性能和效率提升到新的水平，同时也降低了系统的复杂性。

该原理使用了两个电控变量泵和一电控开中心3位阀。铲斗通过中部阀控制，前部和后部阀控制动臂油缸，如图2所示。基于这种系统结构，当单功能工作时，每个功能都可使用两泵的全部流量。复合工作时，通过优化能量平衡来确定泵对每一功能的控制。

这种新的原理，Parker将其命名为开中心智能流量控制系统 (Open-Center Intelligent Flow Control)，简称为 IFC。这种创新系统的典型特点有：

■ 简单化：无补偿装置和梭阀反馈结构

■ 可靠性：降低复杂性意味着高可靠性

■ 节能：通过泵变量控制流量，降低压力损失

说到现在，这套系统听起来貌似相当高大上啊。但是肤浅的东西是入不了i小编的法眼，搞清楚来龙去脉才是iHydrostatics的风格。

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如何工作

当需要大流量提升动臂负载时，前部阀和后部阀上位得电，泵提供所需流量，通过1A和3A联合向液压缸供油，完成提升;

同理，当铲斗需要来自两泵的流量时，中部阀上位得电，两泵将所需合流流量通过2A向液压缸供油，泵1的油液是通过前部阀的开中心进入到中部阀。

当复合动作时，泵1的流量用来提升，泵2的流量用于铲斗。

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如何执行

Parker测试对比了智能流量分泵系统与基于负载敏感和先导流量控制结构的常见轮式装载机的液压动能损耗。图4和图5是两系统结构的比较。

两车的对比是在典型Y型工作循环来进行的，如图6所示;这种型式的工作循环是轮式装载机常见工况。在循环工作中功率损耗的测量被分成不同的六步。

通过循环测试，如图7所示，结果显示出了良好的工作效果;特别是：在举升和回退倾倒阶段功率损耗是显著降低的。

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价值分析

分泵智能流量控制系统比基于负载敏感的系统在液压能量损耗上降低24%。假设机器和变速器之间的功率分流比在33%~66%，这样的转变可为整体的机械性能提升8%，在改善燃油消耗方面，分泵智能流量控制系统将节省油耗7升/天，这也相当于每年节省900美元(美国地区)和1600欧元(欧洲地区)。

相对于传统的负载敏感系统，IFC的优势在于：

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结构简单

使用开中心阀结合电控变量泵，移除了复杂的补偿装置以及来自于阀的负载敏感信号反馈，减少了故障点、泄漏部分和成本。

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降低能量损耗

泵控流量实现具体功能控制，当单一功能操作时，因阀能切换到全开，因此通过阀损失是最小的。

无压力补偿操作，两泵也能够同时进行两功能的动作。

除去了负载敏感信号回路和阀，变得更节能。

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提高响应时间

常用负载敏感系统通过负载信号的反馈，泵进行变量动作。而应用电控泵，从操作者输入泵变量动作到决定变量的时间被减少。同时，阀和泵能够一同被控制，提高了系统的响应时间。

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柔性化控制

通过提供的阀和泵流量的比例控制，根据阀芯的特性要求，对阀芯位移或泵变量的控制，既能精确的提供所需全部流量。

当我们还没玩懂负载敏感呢，又开始吹起了电液的疾风了。从丹佛斯的ETL到派克的IFC，这电液风是越刮越猛了。

参考文献

[1] 王凯. 50型轮式装载机液压系统工作特性与能耗分析[D].吉林大学,2011.

[2] 李晶洁. 装载机工作装置液压系统的节能研究[D].太原科技大学,2010.

[3] Parker. Split Pump Flow Wheel Loader White Paper.