YS220型履带式液压挖掘机的技术创新特点.pdf

蚺妇 啪 l | 0 ∞ 鼢 a r 硪 m 昭 Y S 2 2 0型履 带式液压挖掘机的技术创新特点 总装备部工程兵驻无锡地区军代表室 姜楠 解 放 军 理 工 大 学 工 程 兵 工 程 学 院 冯柯 天津工程机械研究院 鲁士军 摘要 介绍 Y S 2 2 0型履带式液压挖掘机的主要技术参数和技术创新特点 ， 详细阐述了L S C负荷传感 同步控制液压系统、 发动机电子控制系统、 故障诊断及状态监测系统的技术创新点， 对各系统的工作原理、 实现方法和具有的功能进行具体的叙述。 整机各项性能合理匹配， 能适应各种恶劣工况 ， 可充分利用发动机 功率、 节能环保 ； 电控系统监控发动机工况， 实现作业模式选择， 自动低怠速和过热保护； 故障诊断及状态监 测系统具有全中文彩色显示和良好的人机界面， 发生故障时有声光报警， 菜单提示故障原因和处理方法。 关键词 液压挖掘机技术创新液压 系统 电控 系统监测系统 Y S 2 2 0 型履带式液压挖掘机 如题图 是根据 国防建设和国内市场对高新性能产品的需求 ， 在吸 收国外先进技术 的基础上 ， 采用多项技术创新研究 开发的新一代液压挖掘机产品。 整机采用三维 C A D 和有限元分析技术进行优化， 并对作业过程进行运 动学仿真 ， 使整机各项性能达到合理匹配， 能够适 应各种恶劣作业工况。 该机采用了L S C负荷传感同 步控制液压系统 充分利用发动机功率， 节能环保。 电子控制系统实时监控发动机工况， 实现作业模式 选择、 自动低怠速和过热保护。故障诊断及状态监 测系统具有全中文彩色显示 和 良好的人机界面 ， 可 对机器故障声光报警 ， 菜单提示故障原因及处理方 法 。 1 主要技术参数 整机工作质量 k g 标准斗容量 m 2 2 0 0 0 0． 9～1 ． 0 品在欧美先进企业所生产 的新机与旧机之间找到了 切人点，成功打人了以使用欧美企业的二手设备的 为主的国际市场， 这种格局的变化 ， 使全球工程机械 市场的营销理念发生变化。中国工程机械产品正在 成为改变全球工程机械市场格局的有生力量 ，在未 来的 5 ～ l 0 年，中国的工程机械行业将会产生具有 全球品牌的世界级企业 。 在本届论坛上，出口产品的质量和售后服务 问 题也越来越引起行业的关注，以山推和柳工为主的 企业不约而同地发出了维护 “ 中国制造”声誉的呼 声， 强调广大企业应以国家利益为重， 反对在海外市 场上以牺牲产品质量为代价的相互压价的恶性竞 争， 共同维护有序的竞争环境， 业内企业要充分认识 到能够创造价值始终是用户选购产品的主要依据， 低价竞争无法获得长期的市场 ，国际化的唯一途径 是要提供高品质的产品和服务，以及便捷的零配件 供应体系，中国制造的国际形象和中国品牌的地位 需要全行业的共同维护。 张利 一 一 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 发动机型号 美国康明斯 B 5 ． 9 发动机功率 k W ／ r ／ m i n 1 2 5 ／ 2 1 0 0 液压系统最大压力 MP a 3 8 ． 5 液压系统最大流量 L ／ mi n 4 8 0 尾部回转半径 mm 2 8 5 0 最大回转速度 r ／ m i n 1 1 ．9 轮距 m m 3 4 5 5 轨距 m m 2 3 8 0 履带板宽 m m 6 0 0 接地 比压 k P a 4 8 ． 2 行走速度 k m ／ h 3 ． 1 ／ 5 ． 6 爬坡度 。 3 5 铲斗最大挖掘力 k N 1 5 6 斗杆最大挖掘力 k N 1 2 0 最大挖掘深度 m m 6 9 1 5 最大挖掘半径 mm 1 0 1 8 0 最大挖掘高度 m m 9 5 3 5 最大卸载高度 m m 6 5 1 5 外形尺寸 长 宽高 m m 9 7 8 029 8 03 1 6 0 2 技术创新特点 2 ． 1 负荷 传感 同步 控制液 压 系统 L S C L o a d s e n s i ti v e c l o s e d 负荷传感同步控制液 压系统原理图如图 1 。 压差调节阀 图 1 LS C 负 荷传 感 同步 控 制 液 压 系统 原 理 图 L S C系统的核心是一个主泵 负荷传感泵 与一 组带压力补偿阀功能的主阀组成 如图2 。 P V阀可 保证主泵出口 压力与最大负载压力 负荷传感压力 之差不高于一定值，避免压力冲击，一般设定为 6 M P a 。P C O阀为压力切断阀， 当最大负荷压力超过 设定压力时开启， 同时调整主泵排量变小， 减少溢流 损失 。各个主阀 口的开度 由液压 比例先导阀 手柄 执行元睾 } 1 扶行元件2 执行元件 3 4 图 2 L S C系统的核心部分 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 篝砷警期峰零 ll 0 穆蛳曦 0 叠 进行控制。手柄的控制角度与主阀口的开度一一对 应 ，主泵输 出的流量通过每个主阀口分配给各个执 行元件。每个主阀的压力补偿阀都集成在主阀口的 下游。 挖掘机工作时， 各个执行元件的实际压力有所 不同， 此时各个主阀将自动进行压力补偿 ， 使每个主 阀口两端的压差始终保持恒定 预先设定的压差 A p 。 因此， 每个主阀口流向执行元件的流量只与主 阀口的开度有关，而与其工作压力和其他执行元件 的工作状态无关。 在实际作业中表现为复合动作时， 各个执行元件之间不会相互干扰，驾驶员可在更短 的时间内完成挖掘机的动作调整，降低驾驶员的劳 动强度， 提高作业效率。 回转马达上集成有转矩控制阀、液控比例溢流 阀。转矩控制功能使驾驶员能够通过操纵手柄在调 节流量的同时， 控制回转部分液压系统的工作压力。 上车部分加速时，其压力将始终小于液控比例溢流 阀的开启压力， 即使将先导手柄很快推到极限， 回转 系统也没有溢流损失。 上车制动时， 则可通过反向操 纵手柄来调节液控比例溢流阀的溢流压力，也就是 调节制动力矩。 在保证迅速制动的同时， 可以有效避 免制动时的冲击 。 L S C系统的节能效果主要体现在降低燃油消 耗， 并可减少系统的压力冲击和溢流， 以提高系统及 元件的使用寿命。 L S C系统功率与发动机功率的匹配采用电控无 级功率 低怠速到高怠速 限制， 发动机在任何工况 状态下工作都不会熄火，驾驶员可根据施工对象的 不同， 无级选择A p值， 可使驾驶员获得精准的调节 速度， 满足各种不同作业对象的需要， 发动机功率能 得到充分的利用 ， 降低了燃油消耗。 ． L S C系统的主阀组为 中位闭心结构 ，主泵只向 各用户提供其需要的流量，没有多余的流量输出或 溢流损失；当所有执行元件无动作时，主泵排量为 零， 有效降低燃油消耗。系统还具有压力切断阀 切 断控制压力 ， 当系统压力超过设定值时， 负荷传感 泵在维持系统压力 的状态下 自动 回零 ，防止了系统 的压力冲击与溢流，大大提高了系统元件的安全性 和可靠性。 2 ． 2电子控 制系统 2 ． 2 ． 1 发动机转速的控制 发动机的油门由一个带位置传感器的直流电机 V D O 驱动并附有转速传感器。 在挖掘机出厂前， 直 流电机位置传感器 对应于发动机油门位置 和发动 机转速控制旋钮与发动机空载转速之间的关系， 预 先存储在计算机 E B O X 存储器中。作业时由驾驶 员通过操纵面板上 的发动机转速控制旋钮给出所需 的发动机空载转速。 发动机起动后 ， 计算机根据转速 控制旋钮的设定， 发信号给直流电机， 驱动发动机的 油门， 发动机转速开始升高。 当直流电机位置传感器 的反馈信号与计算机 E B O X 存储器中的相应信 号一致时， 直流电机停止动作， 此刻发动机达到驾驶 员设定 的转速。 见图 3 。 发动机工作期间，转速传感器始终将发动机实 际转速传给 E B O X， 当发动机输出转矩升高， 实际 图 3 发动机转速 的电子控制图 一 5 一 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 4 作业模式选择控制图 2 ．2 ．3 自动低怠速控制 在挖掘机的工作间隙， 各执行元件均无动作。 如 果这种状况超过 4 s ， E B O X会 自动将发动机调到 低怠速， 以节省燃油， 减少发动机和主泵的磨损及系 统发热。 当任何一个先导控制手柄准备再次作业时， E B O X又会将发动机恢复到设定转速。 2 ． 2 ． 4 过热保护 当发动机油温高于 1 2 7℃或液压油温达到 8 0℃ 时，液压系统 E B O X会自动提高比例电磁铁 V D 3 的电流， 降低主阀阀芯两端的压力差， 使主泵排量变 小， 降低发动机载荷。 此时即使因系统工作压力过高 导致发动机转速下降，直流电机也不参与发动机转 一 6 一 速补偿 ， 即油门不再加大， 而是通过进一步降低主泵 排量来保护发动机不过载。 2 ． 2 ． 5 自动低温启动 发动机机油温度低于 2 0℃时启动发动机 ， E B O X会按程序控制发动机转速逐渐升高， 对发动 机和液压系统进行预热 ， 整个过程需要 3 mi n 。 2 ． 2 ． 6 平稳起步 当驾驶员踩下行走踏板时， E B O X收到行走压 力继电器的信号， 将 V D 3 的输入电流增大 ， 降低主 阀阀芯两端的压力差。 即使驾驶员猛踩脚踏板， 主机 也会在几秒钟后达到行驶速度， 使起步平稳。 数秒钟 后 ， E B O X自动将输入到 V D 3的电流恢复到工作 模式电位计设定值 。 2 ． 3 故 障诊 断及 状态 监测 系统 2 ． 3 ． 1 彩色液晶显示屏 全中文显示， 彩色界面， 通过色彩的变化提高了 识别性。 大量文字提示信息， 易看易懂。 液晶屏还可 显示保养部位和相应部件更换时间， 准时提醒驾驶 员对保养部位进行及时保养，以延长整机的使用寿 命 。 2 ．3 ．2 故障检测 内置车辆 自诊断检测系统中的 E B O X在作业 中对挖掘机进行实时监控。 若发生异常， 液晶屏用文 字显示并通过声光报警。菜单提示故障原因及处理 方法， 按下维修保养显示按钮， 液晶屏显示故障可能 出现的原因， 并提出处理办法。 驾驶员能够及时了解 故障发生原因及处理方法。 2 ． 3 ． 3 工作记忆黑匣子 出现故障时， 计算机随时记录此前 1 0 h的工作 状态， 没有时间限制， 为分析和排除故障提供依据。 Y S 2 2 0型履带式液压挖掘机 已通过性能试验和 工业性试验考核 、 整机结构布局合理 、 技术性 能先进 可靠、 操作方便灵活、 维修便捷， 充分体现该机 L S C 负荷传感同步控制液压系统、 电子控制系统、 故障诊 断及状态监测系统的技术创新特点。该机已通过专 家鉴定， 并小批量投产 ， 在国防、 交通、 矿山开发、 港 口建设、 水电工程、 森林采伐、 抢险救灾等方面将会 得到广泛应用。 通信地址 江苏无锡钱桥镇 工业区伟 业路 1 2号总装备部工 程兵驻无锡地区军代表 室 2 1 4 1 5 1 收稿日期 2 0 0 7 0 9 2 0 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m