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挖掘機常見故障

液壓挖掘機節能控制系統的研究

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/8/5     瀏覽次數:    


1單斗液壓挖掘(excavate)機在作業過程中的能量損失簡析

單斗液壓挖掘機在工作過程中的能量損失,除了一般的機械損失、管道損失和泵的效率損失等以外,還有以下幾個主要方面:
。
即當發動機和液壓泵聯合工作時,存在一個聯合工作特性,其中的聯合工作效率與泵的轉速、壓力和流量(單位:立方米每秒)相關。挖掘機維修維修人員將以最優質的服務,嫻熟的維修技術為用戶進行全方位維修服務。同時我公司擁有目前國內比較先進的進口工程機械液壓系統試驗臺,能準確地對不同國家的進口工程機械的液壓系統疑難雜癥進行準確判斷及維修調校,以恢復該機械設備的使用效果。一般情況下,發動機一液壓泵系統不大可能在各種工況下都處于最佳經濟工作狀態,從而造成一定的能量損失。發動機——液壓泵的總功率損失為:
Nz=P0Qmax/ηmηy
式中:ηm——發動機機械效率,即ηm=Ne/Nt;
ηy——液壓泵總效率。應當注意,發動機和液壓泵在低負荷、高轉速下的效率ηm、ηy是很低的。
功率損失面ΔN=PΔQ下列幾部分組成:
如果不降低發動機轉速,則液壓功率的損失為:
Ny1=P0Qmax
式中:P0——液壓系統的背壓;Qmax——液壓泵(Hydraulic pumps)的最大流量。
為:
Ny2=PmaxΔQ
式中:Pmax——溢流閥開啟壓力BR>
由溢流引起的發動機一液壓泵系統的總功率損失為:
Nz=Ny2ηm/ηy=PmaxΔQ/ηmηy
這種工況下的ηm\、ηy都比較高。
第一部分是當液壓油通過管道和接頭等的沿程損失,這種損失是不可避兔的;另一部分是當挖掘機進行精細作業時,液壓油經過控制閥節流時產生的損失。維修挖掘機公司始終堅持以一流質量、一流技術、一流信譽為用戶提供一流的服務,國內專注挖掘機疑難技術多年,挖掘機維修售經驗豐富,擁有世界尖端的挖掘機液壓泵調試臺、液壓閥綜合實驗臺、電腦板調試臺"等一系列高精尖挖掘機維修檢測設備,為用戶提供一流服務。竭誠為廣大進口工程機械新老客戶提供最優質的服務!
2控制系統的方案與功能
本控制系統是以節能為主要目的,然而,在不改變液壓系統和發動機內部結構的前提下,要全面徹底(thorough)地消除上述能量損失是不可能的。本著積極穩妥和實用的原則,確定所開發的控制系統以液壓系統壓力為判斷信號,判斷挖掘(excavate)機的工作狀態。由微機根據挖掘機所處的不同狀態,通過步進電機控制發動機油門,使發動機穩定在要求的轉速附近,其原理如圖1。
本控制系統具有以下幾個功能:
2.1自動怠速
當挖掘機處于不工作狀態時,計算機自動減小發動機油門開度,使發動機處于怠速狀態,其判斷依據是液壓(hydraulic)系統(Hydraulic systems)壓力。據實測,當各操縱閥均處于中位時,系統壓力在5MPa左右,而當挖掘機工作時,系統壓力在1MPa以上,所以,將判斷壓力設定在2MPa。為確信挖掘機確實處于不工作狀態,要求系統在小于2MPa的壓力下,保持4s后開始操縱油門。當系統壓力高于2MPa時,即認為挖掘機處于工作狀態,計算機立即控制發動機,使它迅速恢復到設定的工作轉速。
2.2動力模式控制
系統設有高、中、低三個擋位,相應的發動機轉速為2000r/min85%)和1300r/min定某一檔位時,計算機即可控制發動機,使其穩定在相應的轉速附近工作。由于全功率變量泵的吸收扭矩在恒功率調節區段內是不變的,所以高、中、低三個檔位的發動機功率也相應地為全功率的11%、85%和65%。
2.3超載時超載功能
挖掘(excavate)機液壓系統設定的最高壓力有一定的余量,當系統在短時間內超載工作時,一般不會對系統產生太大影響,但不能長時間超載工作,否則有可能影響系統和其它元器元件的壽命以及產生其它不良后果。為此,控制系統設有短時超載功能。當液壓系統壓力超過原設計的最高壓力能正常工作8s,以便工作裝置能克服臨時的較大阻力,以提高工作效率(efficiency)。同時,為保護系統安全,不致使液壓系統長時間超載工作,當超載8s后,控制系統自動將發動機轉速降低(reduce)到1100r/min左右并報警,讓司機改變操作方式。當系統壓力降到最高設計壓力以下時,控制系統使發動機迅速恢復到原來的轉速。
2.4溢流控制
當液壓系統壓力接近或達到溢流閥開啟壓力發動機轉速至1100r/min,以減小溢流量;當液壓系統壓力小于設定的最高壓力速恢復到原來的轉速。
2.5具有手動控制和微機自動控制并行、手動控制優先的功能
3控制系統的節能效果
3.1降低液壓系統中位損失
當單斗液壓(hydraulic)挖掘機暫時處于不工作狀態,各操縱閥均處于中位時,液壓系統的壓力一般較低,而由變量泵特性知,此時流量達到最大,即為圖2所示的Qmax,系統總的功率損失(loss)為:
N1=BR>
式中:P0——液壓(hydraulic)系統的背壓;ηe——發動機的有效效率;ηB——液壓泵效率;Nf——附加功率。
QmaxP0的值為圖2中P0-C-Qmax-0所圍成的面積。
自動控制系統的自動怠速功能可實現當各控制閥處于中位時自動迅速減小發動機油門,使發動機工作在規定的最低轉速。在該轉速下,液壓泵的工作特性曲線為圖2中的Pmax-a-b-c-Q0曲線。圖中,Q0的值基本上與液壓泵的轉速成正比,而附加功率Nf的大小也近似地與轉速成正比。當發動機轉速從ne降到ne’時,其能耗下降率約為:
un=—WY32單斗液壓挖掘機而言,ne=2000r/min,根據發動機的怠速特性,確定ne=800r/min,則能耗下降約為60%左右。轉速下降后,變量泵部分的能耗下降量為圖2中陰影面積。
3.2發動機和變目泵的經濟性匹配運轉
發動機和變量泵的聯合工作效率為:
η=ηeηB=MeneP0Q0/GehnMInI=f
系統的聯合工作效率η僅僅是壓力P0和轉速nI此僅有轉速ne是可選擇的。對于某一確定的發動機一變量泵系統,對每一個壓力P0都存在一個使聯合工作效率η最大的最優轉速ne1。對DF-WY32型單斗液壓挖掘(excavate)機而言,在不同工作壓力時,發動機的最優轉速均在1700r/min左右。為此,自動控制系統中設有最經濟工作檔位,比在額定轉速%左右。
3.3降低節流損失
節流損失(loss)主要發生在輕載低速作業。設工作裝置所需工作壓力為Pl,所需工作流量(單位:立方米每秒)為Q2但在變量(Variable)泵外特性曲線AB上Pl和Q2分別對應于d、c兩個工作點。為滿足工作的需要,司機必須利用控制閥的部分節流作用,將變量泵工作壓力提高到P2,使之工作在c點,由此產生的節流損失為:δ=Nj面積。如果能改變變量泵的轉速,使工作特性曲線通過e點,便可消除這一損失。本控制系統的工作模式控制主要是為此而設置。適當選擇其中的某一工作檔,雖不能使工作曲線恰好通過e點,但能接近于e點,從而減少了節流損失。
3.4降低溢流損失
溢流損失主要發生在低速和超載。如圖4所示,當工作裝置所需流量(單位:立方米每秒)為Q1,小于Q0,或工作壓力超過溢流閥調定壓力時,溢流問將被打開,產生溢流損失。所損失能量為現一圖4陰影面積。為消除或減少溢流損失,自動控制裝置在溢流鬧開啟之前能自動降低發動機轉速,使原工作特性曲線AB變為ah,直至發動機降到設定的最低轉速為止。即使還不能完全消除溢流,但溢流量已減少了很多。
4作用
本系統以節能為主要目的,同時兼有改善操作性能、減輕司機勞動強度和提高作業效率的作用。
4.1節能效果
該系統能較好地減少挖掘機的中位損失、溢流損失和節流損失。該系統裝在DF-WY32上,經驗證明節約能源10%一15%左右。對于具有單泵和定量泵系統的單斗液壓挖掘機,則效果更好。
4.2改善操作性能
采用本控制系統后,司機一旦根據作業對象等確定了系統的動力模式后,不管挖掘機處于什么工作狀態,發動機均可由計算機控制,并使之處于較為理想的工作狀態,從而改善了操作性能。挖掘機維修維修人員將以最優質的服務,嫻熟的維修技術為用戶進行全方位維修服務。同時我公司擁有目前國內比較先進的進口工程機械液壓系統試驗臺,能準確地對不同國家的進口工程機械的液壓系統疑難雜癥進行準確判斷及維修調校,以恢復該機械設備的使用效果。
4.3提高作業效率
本控制系統的短期超載功能,既有效地保護了系統的安全,又提高了挖掘機克服短時間超載的能力,從而節省時間、提高效率。另外,液壓系統的壓力油能量損失降低(reduce)后,減少了液壓系統的發熱,從而提高和穩定了系統的工作性能。
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