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液壓挖掘機的節能控制發(fā)展趨勢


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發(fā)布時(shí)間:

2017-12-18


在液壓挖掘機領(lǐng)域,節能控制的目的不僅僅是提高燃油利用率,更重要的意義在于能夠取得一系列降低使用成本的效果。資料顯示,工程機械將近40%的故障來(lái)自液壓系統,15%左右的故障來(lái)自發(fā)動(dòng)機。采用節能技術(shù)后,可以提高發(fā)動(dòng)機功率的利用率,減少液壓系統功率損失,使動(dòng)力系統與負載所需功率更好地匹配,降低了發(fā)動(dòng)機和液壓元件的工作強度,提高了設備在使用中的可靠性。

從國內外發(fā)展狀況來(lái)看,液壓挖掘機的節能控制有以下發(fā)展趨勢:

1)電液比例控制智能化

電液比例控制在80年代初就開(kāi)始應用于工程機械,到目前已經(jīng)在液壓挖掘機上得到了大量應用。電液比例技術(shù)用于工程機械,可以省去復雜、龐大的液壓信號傳遞管路,用電信號傳遞液壓參數,不但能加快系統響應,而且使整個(gè)挖掘機動(dòng)力系統控制更方便、靈活。進(jìn)入90年代后,隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展,電液比例控制更進(jìn)一步“智能化",電液比例泵和比例閥的應用日益增多,從而出現了“智能化液壓挖掘機”。這種智能化主要體現在以下幾個(gè)方面。首先,計算機能夠自動(dòng)監測液壓系統和柴油機的運行參數,如壓力、柴油機轉速等,并能根據這些參數自動(dòng)控制整個(gè)挖掘機動(dòng)力系統運行在高效節能狀態(tài)。其次,能夠完成一些半自動(dòng)操作,如平地、斜坡的修整等,對司機的熟練程度要求降低,但工作質(zhì)量卻能夠得到大幅度提高。第三,能夠根據監測到的運行參數進(jìn)行故障診斷,便于挖掘機的維護。這些功能的出現,使挖掘機性能得以大幅度提高。

2)柴油機電噴控制

在傳統的機械調速柴油機上,噴油泵的循環(huán)供油量、噴油提前角等都受到轉速影響,使柴油機性能難以進(jìn)一步提高。在柴油機上應用電噴控制后,可以使泵的循環(huán)供油量和噴油提前角不再受轉速的影響,從而使挖掘機能夠一直工作在最佳狀態(tài),而且加快了響應速度。開(kāi)發(fā)柴油機電噴控制器是提高挖掘機節能性的一個(gè)重要環(huán)節。

3)負荷傳感控制將繼續發(fā)展

負荷傳感控制從20世紀70年代開(kāi)始興起,各工程機械液壓件生產(chǎn)廠(chǎng)商紛紛推出了一系列有關(guān)產(chǎn)品。這種系統具有良好的節能性和操縱性,即使不熟練的司機也能很快適應。比例流量分配閥的出現進(jìn)一步推動(dòng)了負荷傳感技術(shù)在挖掘機上的應用,使挖掘機操縱性進(jìn)一步提高,解決了西方國家由于熟練司機的缺乏而帶來(lái)的問(wèn)題。因此,負荷傳感控制挖掘機在發(fā)達國家的需求將會(huì )進(jìn)一步上升。

4)六通多路閥繼續存在

盡管采用四通閥的負荷傳感系統能提供精確操作,但并非所有場(chǎng)合都需要精確操作,而且熟練司機也能用非負荷傳感系統挖掘機完成精確操作。更重要的是,負荷傳感系統價(jià)格較高,限制了它在發(fā)展中國家的應用。目前,世界上許多著(zhù)名的挖掘機生產(chǎn)廠(chǎng)商,其產(chǎn)品中既有使用四通閥的負荷傳感控制挖掘機,也有使用六通閥液壓系統如正流量、負流量控制的挖掘機。成熟的制造技術(shù)和低廉的價(jià)格將會(huì )使六通多路閥繼續發(fā)揮作用。

5)進(jìn)一步改進(jìn)閥控節能控制

在采用六通多路閥的液壓系統中,仍然有許多可以改進(jìn)的地方,如操縱性、節能性等,至今國外各挖掘機生產(chǎn)廠(chǎng)仍在研究。

6)多功能組合

為提高挖掘機性能,各種節能措施的結合將更加廣泛。在以往的系統中,液壓泵上已經(jīng)集成有多種功能,但由于各種條件的限制,一般不超過(guò)三種。如圖14中所示的液壓泵中,就集成有壓力切斷、正流量控制和功率限制功能,目前市場(chǎng)上比較流行的各種液壓泵原理圖中,也都集成有多種功能。隨著(zhù)液壓技術(shù)的發(fā)展,有可能在泵上集成更多的功能。

7)可變參數控制

為使挖掘機更好地適應各種工況下的負載要求,動(dòng)力系統內部一些控制元件的設定參數將不再是固定值,而是能隨著(zhù)挖掘機具體工作狀況而改變。例如,在日立建機生產(chǎn)的EX系列挖掘機上,負荷傳感閥上的壓力補償器設定壓差就能隨工作狀況而改變,增強了挖掘機工作時(shí)的適應性??梢灶A測,在將來(lái)的挖掘機動(dòng)力系統中,將會(huì )有更多的控制參數可以調節,從而使挖掘機工作效率更高、操縱更容易。

8)泵—發(fā)動(dòng)機匹配控制將進(jìn)一步“智能化”

借助計算機控制技術(shù),泵與發(fā)動(dòng)機的匹配控制將進(jìn)一步實(shí)現“智能化”,兩者之間的結合將更密切,實(shí)現一體化控制。在這種控制中,控制器能根據工作狀況的變化,自動(dòng)對液壓泵和發(fā)動(dòng)機進(jìn)行調整,在保證輸出功率滿(mǎn)足工作需要的同時(shí),使燃油消耗量最低。

9)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和嵌入式系統將大量應用

隨著(zhù)液壓挖掘機“智能化”程度的提高,各種傳感器、控制器將遍布挖掘機各處,這將導致挖掘機內部充斥各種導線(xiàn)、接頭,使控制系統變得復雜、可靠性降低。解決這一問(wèn)題的方法是采用現場(chǎng)總線(xiàn),用一條串行線(xiàn)將所有的傳感器、控制器和執行器連接起來(lái),在保證系統具有強大功能的同時(shí),具有簡(jiǎn)單的結構和高可靠性。目前,在行走機械領(lǐng)域,已經(jīng)有了這樣一種現場(chǎng)總線(xiàn),稱(chēng)為CAN總線(xiàn),但還未在挖掘機上得到普遍應用。電子技術(shù)的發(fā)展使控制芯片的體積更小,功能更強,在挖掘機上幾乎不占任何空間,能完全嵌入到各種部件內部,這也是將來(lái)挖掘機控制系統的發(fā)展方向。

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