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液壓挖掘機(jī)的節(jié)能控制發(fā)展趨勢

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

在液壓挖掘機(jī)領(lǐng)域,節(jié)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(jī)械將近40%的故障來自液壓系統(tǒng),15%左右的故障來自發(fā)動(dòng)機(jī)。采用節(jié)能技術(shù)后,可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用率,減少液壓系統(tǒng)功率損失,使動(dòng)力系統(tǒng)與負(fù)載所需功率更好地匹配,降低了發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓元件的工作強(qiáng)度,提高了設(shè)備在使用中的可靠性。

從國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r來看,液壓挖掘機(jī)的節(jié)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年代初就開始應(yīng)用于工程機(jī)械,到目前已經(jīng)在液壓挖掘機(jī)上得到了大量應(yīng)用。電液比例技術(shù)用于工程機(jī)械,可以省去復(fù)雜、龐大的液壓信號(hào)傳遞管路,用電信號(hào)傳遞液壓參數(shù),不但能加快系統(tǒng)響應(yīng),而且使整個(gè)挖掘機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)控制更方便、靈活。進(jìn)入90年代后,隨著計(jì)算機(jī)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(yīng)用日益增多,從而出現(xiàn)了“智能化液壓挖掘機(jī)”。這種智能化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先,計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)監(jiān)測液壓系統(tǒng)和柴油機(jī)的運(yùn)行參數(shù),如壓力、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等,并能根據(jù)這些參數(shù)自動(dòng)控制整個(gè)挖掘機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行在高效節(jié)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(jī)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(jù)監(jiān)測到的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行故障診斷,便于挖掘機(jī)的維護(hù)。這些功能的出現(xiàn),使挖掘機(jī)性能得以大幅度提高。
2)柴油機(jī)電噴控制
在傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速柴油機(jī)上,噴油泵的循環(huán)供油量、噴油提前角等都受到轉(zhuǎn)速影響,使柴油機(jī)性能難以進(jìn)一步提高。在柴油機(jī)上應(yīng)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(zhuǎn)速的影響,從而使挖掘機(jī)能夠一直工作在最佳狀態(tài),而且加快了響應(yīng)速度。開發(fā)柴油機(jī)電噴控制器是提高挖掘機(jī)節(jié)能性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
3)負(fù)荷傳感控制將繼續(xù)發(fā)展
負(fù)荷傳感控制從20世紀(jì)70年代開始興起,各工程機(jī)械液壓件生產(chǎn)廠商紛紛推出了一系列有關(guān)產(chǎn)品。這種系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性和操縱性,即使不熟練的司機(jī)也能很快適應(yīng)。比例流量分配閥的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了負(fù)荷傳感技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用,使挖掘機(jī)操縱性進(jìn)一步提高,解決了西方國家由于熟練司機(jī)的缺乏而帶來的問題。因此,負(fù)荷傳感控制挖掘機(jī)在發(fā)達(dá)國家的需求將會(huì)進(jìn)一步上升。
4)六通多路閥繼續(xù)存在
盡管采用四通閥的負(fù)荷傳感系統(tǒng)能提供精確操作,但并非所有場合都需要精確操作,而且熟練司機(jī)也能用非負(fù)荷傳感系統(tǒng)挖掘機(jī)完成精確操作。更重要的是,負(fù)荷傳感系統(tǒng)價(jià)格較高,限制了它在發(fā)展中國家的應(yīng)用。目前,世界上許多著名的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠商,其產(chǎn)品中既有使用四通閥的負(fù)荷傳感控制挖掘機(jī),也有使用六通閥液壓系統(tǒng)如正流量、負(fù)流量控制的挖掘機(jī)。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(xù)發(fā)揮作用。
5)進(jìn)一步改進(jìn)閥控節(jié)能控制
在采用六通多路閥的液壓系統(tǒng)中,仍然有許多可以改進(jìn)的地方,如操縱性、節(jié)能性等,至今國外各挖掘機(jī)生產(chǎn)廠仍在研究。
6)多功能組合
為提高挖掘機(jī)性能,各種節(jié)能措施的結(jié)合將更加廣泛。在以往的系統(tǒng)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(shù)控制
為使挖掘機(jī)更好地適應(yīng)各種工況下的負(fù)載要求,動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部一些控制元件的設(shè)定參數(shù)將不再是固定值,而是能隨著挖掘機(jī)具體工作狀況而改變。例如,在日立建機(jī)生產(chǎn)的EX系列挖掘機(jī)上,負(fù)荷傳感閥上的壓力補(bǔ)償器設(shè)定壓差就能隨工作狀況而改變,增強(qiáng)了挖掘機(jī)工作時(shí)的適應(yīng)性??梢灶A(yù)測,在將來的挖掘機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中,將會(huì)有更多的控制參數(shù)可以調(diào)節(jié),從而使挖掘機(jī)工作效率更高、操縱更容易。
8)泵—發(fā)動(dòng)機(jī)匹配控制將進(jìn)一步“智能化”
借助計(jì)算機(jī)控制技術(shù),泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配控制將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“智能化”,兩者之間的結(jié)合將更密切,實(shí)現(xiàn)一體化控制。在這種控制中,控制器能根據(jù)工作狀況的變化,自動(dòng)對液壓泵和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整,在保證輸出功率滿足工作需要的同時(shí),使燃油消耗量最低。
9)現(xiàn)場總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)將大量應(yīng)用
隨著液壓挖掘機(jī)“智能化”程度的提高,各種傳感器、控制器將遍布挖掘機(jī)各處,這將導(dǎo)致挖掘機(jī)內(nèi)部充斥各種導(dǎo)線、接頭,使控制系統(tǒng)變得復(fù)雜、可靠性降低。解決這一問題的方法是采用現(xiàn)場總線,用一條串行線將所有的傳感器、控制器和執(zhí)行器連接起來,在保證系統(tǒng)具有強(qiáng)大功能的同時(shí),具有簡單的結(jié)構(gòu)和高可靠性。目前,在行走機(jī)械領(lǐng)域,已經(jīng)有了這樣一種現(xiàn)場總線,稱為CAN總線,但還未在挖掘機(jī)上得到普遍應(yīng)用。電子技術(shù)的發(fā)展使控制芯片的體積更小,功能更強(qiáng),在挖掘機(jī)上幾乎不占任何空間,能完全嵌入到各種部件內(nèi)部,這也是將來挖掘機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。



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