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谈挖掘机液压系统节能环保技术的思路

文档作者: 任鑫波        文档来源: 晋中职业技术学院
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更新时间: 2021年01月29日
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2013年12H 总第136期— — 应用技术 谈挖 机械管理开发 M ECHANICAL M ANAGEM ENT AND DEVELoPM ENT D ecem ber. 2013 Total of136 掘机液压系统节能环保技术的思路 任鑫波 (晋中职业技术学院,山西榆次030600) 【摘要】液压挖掘机是最为重要和最具代表性的工程机械,被誉为“工程机械之王” ,现代化液压挖掘机 功能强大、动作灵活、智能化,以至于重栽作业机器人的趋势已十分明显。然而,大量使用液压挖掘机 所消耗的资源,以及施工产生的噪声、粉尘等污染对环境造成了不容忽视的影响,环保水平已成为阻碍 其发展的瓶颈。因而,环保化、节能化与智能化是液压挖掘机的发展趋势。探讨了挖掘机液压系统节能 环保技术的新思路,具有现实意义。 【关键词】液压挖掘机;节能环保;变量泵 【中图分类号】TU621 【文献标识码】A 【文章编号】1 003—773X(201 3)06—0056—02 引言 工程机械是建设施工机械的总称,包括的范围很广,其 中,液压挖掘机是最为重要和最具代表性的工程机械,被誉 为“工程机械之王” ,现代化液压挖掘机功能强大、动作灵 活、智能化,以至于重载作业机器人的趋势已十分明显。然 而,大量使用液压挖掘机所消耗的资源,以及施工产生的 噪声、粉尘等污染对环境造成了不容忽视的影响,环保水 平已成为阻碍其发展的瓶颈。今后,液压挖掘机的设计与 制造在实现智能化的同时,更要充分考虑环境保护。环保 化、节能化与智能化是液压挖掘机的发展趋势。 1 液压挖掘机节能环保的发展 环境保护并不是新鲜事物,我国的环境保护事业从 1972年起就已经起步。改革开放之初,党和国家领导人对 于环保事业也很重视,还派人到西德等先进国家考察环境 保护。在工程机械领域,节能环保的一般方式是降低发动 机排放、减振、降噪.并提高液压系统效率,液压挖掘机 也是如此。 20世纪60年代,恒功率变量泵开始应用于液压挖掘机, 目的就在于充分利用柴油机功率,又不致使柴油机过载。从 那时起,恒功率控制原理被应用于双泵系统,在控制方式 上,则有全功率控制和分功率控制之分。虽然全功率液压泵 在当时属先进技术,但因其结构特点,不可避免地存在功率 【收稿日期】2013—10—24 [作者简介】任鑫波(1984一),男,汉族,山西汾阳人,工学 学士,毕业于山西农业大学,研究方向:液压。 — S6一 损失, 目前已基本不再采用。 20世纪七八十年代, 日本率先推出正流量控制系统和负 流量控制系统,取得了较好的节能效果。正流量控制系统的 操纵手柄可同时控制两个液压缸,发出的先导液压信号可同 时控制两个六通多路阀,泵排量通过梭阀组选择的最大先导 压力来控制,就是说,正流量控制系统以容积调速替代了定 量系统中的节流调速,能有效减少旁路节流损失,比较先 进,但梭阀组还有待改进,不仅增加了系统的复杂性,也影 响了系统的响应速度。日本日立建机株式会社生产的 EX400型液压挖掘机、广西玉柴工程机械有限公司生产的 WY20一YC型液压机,应用的都是这种正流量控制系统。负 流量控制系统在六通多路阀的旁路翻油路上安装了流量检测 控制装置,使泵流量和旁路回油流量成负线性关系。因而可 以减少空流损失和节流损失,在节能方面起到了很好的效 果。}j本小松集团将该技术用于PC系列挖掘机,贵州詹阳机 械工业有限公司生产的JY320型履带液压挖掘机,应用的也 是这种技术。 2O世纪9O年代以后,液压节能技术的发展更是突飞猛 进,负荷传感控制技术⋯的成熟便是一个例证。该技术的亮 点在于,即使泵输出流量不足,阀口上的负荷传感压差无法 维持正常水平,但在流量分配型压力补偿措施的作用 ,多 路阀阀口的压羞仍然可以得到控制,保持同一个值。德国 Linde公司生产的vw系列同步阀、德国Rexro~_}司生产的 LUDV阀,是这种技术的典型代表。此外,韩国大宇公司、 日本小松集团也有同类产品。目前,我国在这方面的技术还 没有达到自主的程度,只有合资企业才有生产此类产品,而 其核心技术则掌握在外方手中。因为负荷传感控制技术的节 第6期(总第136期) 机械管理再发 M ECH A N ICAL M A N A GEM EN T A N D D EV ELo PM ENT 能效果良好,我国应加大这一方面的研究投入。. 2 液压挖掘机节能技术的现状 挖掘机的工作环境比较恶劣,要求实现的动作很复杂, 因而对液压系统的设计也就提出了很高的要求。因此,对挖 掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机技术发展的重 要环节。目前,挖掘机液压系统节能技术一般采用变量泵控 制、电流比例控制及混合动力等模式。 2.1变量泵控制模式 挖掘机液压系统的变量泵控制技术产生较早,也比较成 熟,应用也比较广泛。变量泵通过压力感应控制和容积调 速,可以有效地利用发动机功率,降低能耗,而且,该技术 可以适应复杂工况的施工要求。变量泵的控制方式排量控 制、Ls负荷传感控制和LUDV控制。 排量控制即对变量泵的排量进行直接控制,具体又分为 正流量控制和负流量控制。正流量控制系统以容积调速代替 节流调速,实现节能提效;负流量控制是一种负荷传感系 统,可降低六通多路阀中产生的空流损失和节流损失。负荷 传感控制技术可使变量泵的输出压力和流量自动适应负载需 求,从而达到节能和提高效率的目的。LUDV控制技术可以 使节流环节的压差保持在同一水平,即使变量泵的输出流量 不足,溢流型压力补偿阀仍可保证多路阀阀口的压差继续保 持一致。这样一来,虽然工作速度可能会降低,但由于各阀 口的压差保持一致,挖掘机动作的准确性和灵活性却不受影 响,安全性能也得到了提升。 变量泵的三种控制方式各有所长,表1给出了这三种控 制方式的直观对比。 表1 排量控制、Ls控制技术~,LUDV控制技术对比袁 相同点 不同点 排量控制 控制范围受负载影响。存在 节流的溢流损失。 在流量充足的条件下.都可 艟制范围与负载无关。节流 l LS控制技术 以根据需要调节变量泵的排 觇失减少,无溢漉损失.但 量 在排量饱和时多负载会相互 . 使负载按要求运行。 影响 。 } LUDV控制技术 流量饱和时.负载由开口面 积决定.流量按比例分配。 2.2 电喷控制模式 传统机械式供油系统的燃油压力由凸轮驱动柱塞产生, 供油量由柱塞(由调速器带动)有效供油行程决定,供油正 时一般依靠提前器调整。总体来说,这一系统不能精确地控 制供油正时和供油量,在节能和环保方面已达不到要求。电 喷技术是替代机械式供油的新技术,具有很大优势。所谓电 喷,就是由计算机来精确控制柴油机燃油供给或喷射的技 术,即由汁算机根据转速、加速踏板、温度、进气压力等传 感器的输入信号,进行计算和修正,确定最佳喷油量。在液 压挖掘机中使用柴油机电喷控制技术,可以使喷油泵的供油 2013年12月 量和喷油提前角不受转速影响,使其一直保持最佳运行状 态,油耗小、功率高。总之,在液压挖掘机中采用柴油机电 喷控制技术,是一项升级换代的智能化技术,代表着液压挖 掘机节能环保的发展趋势。 2.3 智能化电液比例控制模式 随着现代工业科学技术的发展,液压传动系统的灵敏性、 稳定性与可靠性要求愈来愈高。为了适应节能环保、高自动 化、智能化的发展,将电气控制技术应用于液压控制系统中, 成为一种有效的方案。习惯上,人们把使用比例控制组件(含 比例阀、比例控制泵及比例放大器)的液压系统称为电液比例 控制技术。该技术以微处理器为核心,将微机、自动化及通信 技术有机地融为—体,具有抗‘干扰能力强、可靠性高、控制灵 活、制造和维护费用低等优点,提高了自动化、智能化、—体 化水平,广受好评 。电液比例控制技术用于挖掘机,可以省 去数量繁多而又复杂的液压信号传道管路,用电信号传递液压 参数,可以 、灵活。 我国在电液比例技术方面,生产和使用规模不断扩大, 但与国际水平相比还有较大差距,主要表现在:缺乏主导系 列产品,现有产品型号规格杂乱,品种规格不全,性能水平 较低,质量不稳定,并缺乏足够的工业性试验研究,应着力 改进,迎头赶上。 3 总结 当前,一个国家的电液比例技术发展程度从一个侧面反 映该国的液压工业技术水平,因此发达国家都非常重视发展 此项技术,液压挖掘机作为最为重要的工程机械,更应予以 重视。前面介绍的几种液压挖掘机节能控制技术,并不是此 类技术的全部,人们对此技术的探索与研究并没有停止。以 电能或压力作为存储方式的混合动力系统、现场总线和嵌入 式系统也是实现液压挖掘机节能化、智能化的优良技术。此 外,研发新型的节能液压元件或系统(如自由活塞发动机、 液压变压器),改变液压油的物理性质(如黏性指数高的多 级液压油),也是液压挖掘机节能环保的有效方法。值得一 提的是,在实际应用中,不同的节能技术可以结合起来使 用,从而起到更好的节能效果。 【参考文献】 【11黄新年,张志生,陈忠强.负荷传感技术在液压系统中的应用 【刀,流体传动与控制,2007(5):28—30. 【2】高峰,冯培恩,潘双夏.液压挖掘机节能控裁U1.工程机械与 维修,2001(12):40—43. (编辑:赵婧) (下转第82页) 一57— 第6期(总第136期) 机械管理开发 M ECH AN ICAL M A NA GEM EN T A N D D EVELo PM EN T 关停,确保煤矿的科学发展和可持续发展。 4 总结 煤矿采空区的治理关系重大,是矿区的头等大事。由于 历史方面的原因,我国煤矿采空区的欠帐较多,治理滞后, 如果再继续放任不管,当矿源枯竭,或煤炭行业遇冷,煤矿 采空区就可能面临无力整治的窘境,因而采空区的治理要有 超前意识,坚持“老帐要还,新帐不欠”的思路,逐步加以 治理。 2013年l2月 【参考文献】 ⋯ 郭建光与煤矿争夺一张安稳的床【N】冲国青年报,2013— 07—31(2). 【21张金萍.采空区治理应提前一访 山西省第四地质工程勘察 院院长贾志宁IN].地勘导报,2008—06—19(3). 【3]张国桥,周朋朋.煤矸石回填采空区的工艺方法及建议卟煤 炭加工与综合利用,2009(4):45-47. (编辑:赵婿) The Harm of W ork—‘out Section of Coal M ine and Scientific M anagem ent SHEN Rui-bin (Shanxi Liliu Coking Coal Group Co.,Ltd.,Lvliang Shanxi 033000) 【Abstract]As the basic energy and important raw material,coal have capital position in our economical live.But the'continuous mining brings the negative efects,such as water pollution,soil erosion and serious damage to the ecological environment and work-out section of coal mi ne is one of the important characterization of coal mi ne ecological environment destruction,which must be paid much attention.Based on subsidence area caused by coal mining,this paper raises technologies of backfill an d some suggestions. 【Key words】work-out section of coal mine;gangue;backfill (上接第57页) Analysis of Energy‘ saving Technology for Excavator in Hydraulic System s REN Xin-bo (Jinzhong Vocational and Technical College,Yuci Jinzhong 030600) 【Abstract]The hydraulic excavator is the most important and representative engineering machinery which is known as the “king of the engineering machinery” .Modern hydraulic excavator is powerful,flexible,and smart and the trend of heavy—duty robot becomes obvious.However,the resources consumed by a hydraulic excavator,noise,dust an d other pollution to the environment can not be ignored.It has become a bottleneck for the further development of the environmental protection leve1.Therefore,the environmental protection,energy saving an d intelligence are the development trend of hydraulic excavators.This paper discusses the excavator hydraulic system with a new idea of energy conservation and environmental protection,which has practical significance. 【Key words】hydraulic excavator;energy-saving;variable pump (上接第62页) Visual Safety Control of Structure of Port M achinery XI Zhong—‘fang (Nanjing Plant of Port Machinery,Nanjing Jiangsu 210031) [Abstract]This paper analyzes visual safety control of structure of port machine~.Firstly,the concept and basic technology of visual safety control an d its related technologies are indicated.Technology characteristics of vision and data structure as well as data analysis are researched,which provides relevant references to visual safety control of structure of port machinery. 【Key words]port;task;macllinery;structure;visual 一82—
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