谈挖掘机液压系统节能环保技术的思路.pdf

2 0 1 3 年 1 2 H 总 第1 3 6 期 应用技术 谈挖 机械管理开发 M ECHANI CAL M ANAGEM ENT AND DEVELoPM ENT D ec e m be r ． 201 3 Tot a l of1 36 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 0 3 0 6 0 0 【 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】T U 6 2 1 【 文献标识码】A 【 文章编号】1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 3 0 6 0 0 5 6 0 2 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 1 9 7 2 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。 2 0 世纪6 0 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】2 0 1 3 1 0 2 4 [ 作者简介】任鑫波 1 9 8 4 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。 2 0 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 E X 4 0 0 型液压挖掘机 、广西玉柴工程机械有限公司生产 的 WY2 0 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P C 系列挖掘机，贵州詹阳机 械工业有限公司生产的J Y 3 2 0 型履带液压挖掘机 ，应用的也 是这种技术。 2 O 世纪9 O 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 L i n d e 公司生产的v w系列同步阀 、德国R e x r o _ } 司生产的 L U D V 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1 3 6 期 机械管理再发 M ECH A N I CAL 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 、 L s 负荷传感控制和L U D V 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。L U D V 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、L s 控制技术 , L U DV 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 在排 量饱和 时 多负载 会相互 量 ．使 负载按 要求运 行。 影响 。 }L UD V 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 2 0 1 3 年1 2 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】 【 1 1 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， 2 0 0 7 5 2 8 3 0 ． 【 2 】高峰， 冯培恩， 潘双夏． 液压挖掘机节能控裁U 1 ． 工程机械与 维修 ，2 0 0 1 1 2 4 0 4 3 ． 编辑 赵婧 下转第8 2 页 一 57 第6 期 总第1 3 6 期 机械管理开发 M ECH AN I CAL 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 。 2 0 1 3 年 l 2 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， 2 0 1 3 0 7 3 1 2 ． 【 2 12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I N] ． 地勘 导报， 2 0 0 8 0 6 1 9 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，2 0 0 9 4 4 5 - 4 7 ． 编辑 赵婿 The Ha r m o f W o r k ‘ o ut S e c t i on o f Coa l M i ne a nd S c i e nt i fic M a n a ge m e nt S HEN Ru i - bi n S h a n x i L i l i u C o k i n g C o a l G r o u p C o ． ， L t d ． ， L v l i a n g S h a n x i 0 3 3 0 0 0 【 A b s t r a c t ] As t h e b a s i c e n e r g y a n d i mp o r t a n t r a w ma t e ri a l ， c o a l h a v e c a p i t al p o s i t i o n i n o u r e c o n o mi c a l l i v e ． B u t t h e c o n ti n u o u s m i n i n g b ri n g s t h e n e g a t i v e e ffe c t s ， s u c h a s wa t e r p o l l u ti o n ， s o i l e r o s i o n and s e rio u s d a ma g e t o t h e e c o l o g i c al e n v i r o n me n t and wo r k - o u t s e c t i o n o f c o al mi n e i s o n e o f the i mp o r t an t c h a r a c t e riz a t i o n o f c o al mi n e e c o l o g i c al e n v i r o n me n t d e s t r u c ti o n ，wh i c h mu s t b e p a i d mu c h a t t e n ti o n ． Bas ed o n s u b s i d e n c e are a c a u s e d b y c o a l mi n i n g ， t h i s p a p e r r a i s e s t e c h n o l o g i e s o f b a c k f i l l an d s o me s u g g e s ti o n s ． 【 K e y w o r d s 】 w o r k - o u t s e c t i o n o f c o al min e ； g a n g u e ； b a c k f i l l 上接第5 7 页 Ana l ys i s of Ene r g y ‘ s a v i ng Te c hno l og y f or Ex c a v a t o r i n Hyd r a u l i c S ys t e m s REN Xi n-bo J i n z h o n g Vo c a t i o n a l a n d T e c h n i c al C o l l e g e ， Y u c i J i n z h o n g 0 3 0 6 0 0 【 A b s t r a c t ] T h e h y d r a u l i c e x c a v a t o r i s t h e mo s t i mp o r t ant and r e p r e s e n t a t i v e e n g i n e e ri n g ma c h i n e r y w h i c h i s k n o w n a s t h e “ k i n g o f t h e e n g i n e e rin g ma c h i n e r y ” ． M o d e r n h y dr a u l i c e x c a v a t o r i s p o we r f u l ，f l e x i b l e ，an d s ma r t a n d the t r e n d o f h e a v y d u t y r o b o t b e c o me s o b v i o u s ． Ho we v e r ，t h e r e s o u r c e s c o n s u me d b y a h y d r a u l i c e x c a v a t o r ， n o i s e ，d u s t an d o t h e r p o l l u ti o n t o t h e e n v i r o n me n t c a n n o t b e i g n o r e d ． I t h a s b e c o me a b o t t l e n e c k f o r the f u r t h e r d e v e l o p me n t o f the e n v i r o n me n t al p r o t e c t i o n l e v e 1 ． Th e r e f o r e ， t h e e n v i r o n me n t al p r o t ec ti o n ，e n e r g y s a v i n g an d i n t e l l i g e n c e a r e the d e v e l o p me n t t r e n d o f h y dra u l i c e x c a v a t o r s ．T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e e x c a v a t o r h y d r a u l i c s y s t e m wi t h a n e w i d e a o f e n e r g y c o n s e r v a t i o n a n d e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n ， wh i c h h a s p r a c t i c al s i g n i fic an c e ． 【 K e y wo r d s 】 h y dra u l i c e x c a v a t o r ； e n e r g y - s a v i n g ； v a r i a b l e p u mp 上接第6 2 页 Vi s ua l Sa f e t y Co nt r ol of S t r uc t u r e o f Por t M a c h i ne r y XI Zho ng ‘ f a ng Nanj i n g P l ant o f P o r t Ma c hin e ry， Nanj i n g J i ang s u 2 1 0 0 3 1 [ A b s t r a c t ] T h i s p a p e r a n a l y z e s v i s u al s a f e t y c o n t r o l o f s t r u c t u r e o f p o r t ma c hin e ． F i r s t l y ， t h e c o n c e p t and b a s i c t e c h n o l o g y o f v i s u al s a f e t y c o n tr o l an d i t s r e l a t e d t e c h n o l o g i e s are i n d i c a t e d ． T e c h n o l o g y c h ara c t e ris t i c s o f v i s i o n a n d d a t a s t r u c tur e a s we l l a s d a t a ana l y s i s are r e s e arc h e d ，wh i c h p r o v i d e s r e l e v a n t r e f e r e n c e s t o v i s u a l s a f e t y c o n tro l o f s t r u c t u r e o f p o r t ma c h i n e ry ． 【 K e y wo r d s ] p o rt ； t a s k ； ma c l l i n e r y ； s t r u c t u r e ； v i s u a l 一 8 2