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挖掘機(jī)市場(chǎng)液壓系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用趨勢(shì)
發(fā)布時(shí)間：2021-04-27
(1)液壓系統(tǒng)和電子控制的結(jié)合
電液集成控制已成為目前的主要研究對(duì)象。電子控制技術(shù)與液壓控制技術(shù)相結(jié)合的電液集成控制技術(shù)，近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是傳感器、計(jì)算機(jī)和測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用，將液壓技術(shù)與電子控制有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)研制了許多新型電液自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高了挖掘機(jī)的自動(dòng)化程度，促進(jìn)了挖掘機(jī)的快速發(fā)展。目前，國(guó)外先進(jìn)挖掘機(jī)電液聯(lián)合控制的研究已經(jīng)成熟。美國(guó)林肯-伯特公司的新型C系列LS-5800液壓挖掘機(jī)配有全自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免驅(qū)動(dòng)力的浪費(fèi)。日本油缸制造商生產(chǎn)的FJ系列挖掘機(jī)的五個(gè)新型號(hào)配備了與液壓回路相連的計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)力控制系統(tǒng)。通過(guò)使用精確的控制模式選擇系統(tǒng)，降低了燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和液壓動(dòng)力的消耗，延長(zhǎng)了零件的使用壽命。
(2)從開(kāi)式液壓系統(tǒng)向閉式液壓系統(tǒng)的過(guò)渡
20世紀(jì)90年代以前，日本KAMATSU公司一直致力于開(kāi)發(fā)開(kāi)放式負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)(OLSS)，以減少液壓系統(tǒng)的損耗。開(kāi)式液壓系統(tǒng)采用三位六通閥，其特點(diǎn)是有兩條供油路徑，一條是直接供油路徑，一條是并聯(lián)供油路徑。由于這種油路調(diào)速方式與進(jìn)口節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速同時(shí)工作，其調(diào)速特性受負(fù)載壓力和油泵流量的影響，因此該系統(tǒng)的運(yùn)行性能、調(diào)速性能和微調(diào)性能較差。此外，當(dāng)液壓元件共同作用時(shí)，它們之間相互干擾很大，使得聯(lián)合作用的操作非常困難。這是開(kāi)放系統(tǒng)的一大缺點(diǎn)。在挖掘機(jī)作業(yè)工程中，要求很好地控制移動(dòng)速度和微調(diào)液壓元件，需要多個(gè)執(zhí)行器在各種工況下完成復(fù)合動(dòng)作，但長(zhǎng)期使用的開(kāi)放式液壓系統(tǒng)不能滿足挖掘機(jī)調(diào)速和復(fù)合動(dòng)作的要求。近年來(lái)，國(guó)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了封閉式負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)(CLSS)。它可以用一個(gè)油泵同時(shí)向所有液壓元件供油。每個(gè)液壓元件的運(yùn)動(dòng)速度只與操作閥的閥桿行程有關(guān)，與負(fù)載壓力無(wú)關(guān)。泵的流量是根據(jù)需要提供的，幾個(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)幾乎沒(méi)有干擾。因此，良好的機(jī)動(dòng)性是閉式液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。該系統(tǒng)非常適合挖掘機(jī)作業(yè)。操作簡(jiǎn)單，對(duì)司機(jī)操作技能要求不高。它在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，小松已經(jīng)將大量挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)從開(kāi)式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)。
(3)注意處理特點(diǎn)
液壓缸系統(tǒng)的工作特性越來(lái)越受到重視。目前，隨著全液壓挖掘機(jī)在世界范圍內(nèi)的快速發(fā)展，控制方式不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，挖掘機(jī)從簡(jiǎn)單的杠桿操作發(fā)展到液壓操作、氣動(dòng)操作、液壓伺服操作和電氣控制、無(wú)線電遙控和計(jì)算機(jī)集成程序控制。隨著各種高新技術(shù)的應(yīng)用，挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的工作特性得到了很大的改善。(4)提高負(fù)載能力和可靠性
為了提高挖掘機(jī)的負(fù)載能力，直接的方法是提高其液壓缸系統(tǒng)的工作壓力、流量和功率。目前世界上先進(jìn)挖掘機(jī)產(chǎn)品的額定壓力大多在30MPa以上，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，有向更高壓力甚至超高壓液壓技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)；流量通常是每分鐘幾百升：功率在幾百千瓦以上。比如目前德國(guó)OK公司生產(chǎn)的世界第一臺(tái)RH400全液壓挖掘機(jī)，鏟斗容量為42m3，液壓油源為18個(gè)可變軸向柱塞泵，總流量為10200 L/min。原動(dòng)機(jī)為2臺(tái)QSK60柴油機(jī)，總功率2014kW。由于液壓挖掘機(jī)經(jīng)常在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，液壓挖掘機(jī)的所有功能部件都受到惡劣環(huán)境的影響，系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越受到重視。美、英、日等國(guó)普及有限壽命設(shè)計(jì)理論，取代傳統(tǒng)的無(wú)限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究，不斷提高設(shè)備的可靠性。美國(guó)提出了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法來(lái)評(píng)估動(dòng)態(tài)強(qiáng)度。日本建立了液壓挖掘機(jī)零部件強(qiáng)度評(píng)估程序，開(kāi)發(fā)了可靠性信息處理系統(tǒng)，使液壓挖掘機(jī)作業(yè)率達(dá)到85% ~ 95%，使用壽命超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)。
(5)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
目前，液壓挖掘機(jī)上基本上有兩種典型的節(jié)能技術(shù)。即負(fù)載敏感技術(shù)和負(fù)流量控制技術(shù)。目前，液壓挖掘機(jī)采用其中一種控制技術(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能的要求。負(fù)載感應(yīng)技術(shù)是一種利用泵輸出1: 3壓力和負(fù)載壓力之間的差異使系統(tǒng)流量發(fā)生相應(yīng)變化的技術(shù)。安裝在液壓系統(tǒng)中的德國(guó)曼內(nèi)斯曼公司開(kāi)發(fā)的負(fù)載傳感系統(tǒng)可以控制一個(gè)或幾個(gè)液壓元件，而不管施加到它們上的負(fù)載如何。該系統(tǒng)不僅操作簡(jiǎn)單，而且具有良好的微動(dòng)控制特性。它最大的特點(diǎn)是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求控制油泵，從而按需供流量，將調(diào)速節(jié)流損失控制在一個(gè)較小的固定值，從而達(dá)到節(jié)能的目的。負(fù)流量控制技術(shù)是通過(guò)主控制閥后面的節(jié)流閥建立的壓力來(lái)調(diào)節(jié)主泵排量的技術(shù)。目前，韓國(guó)現(xiàn)代(HYUNDAI)、日本小松(KOMATSU)和日本日立(HITACHI)等許多國(guó)外知名挖掘機(jī)制造商都在其挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中采用了負(fù)流量控制技術(shù)。這種控制技術(shù)具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、可靠性和可維護(hù)性好的特點(diǎn)，但當(dāng)起點(diǎn)是大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，流量與負(fù)荷有關(guān)，可控性就比較丟人了。