推土機(jī)燃油消耗測(cè)試方法探討

張磊慶，羅 鑫，尹如法

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院 建筑機(jī)械化研究分院，河北 廊坊 065000）

推土機(jī)燃油消耗測(cè)試方法探討

張磊慶，羅 鑫，尹如法

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院 建筑機(jī)械化研究分院，河北 廊坊 065000）

工程機(jī)械節(jié)能環(huán)保技術(shù)近些年得到了大力發(fā)展，但如何科學(xué)合理的測(cè)試燃油消耗還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。本文對(duì)當(dāng)前幾種推土機(jī)產(chǎn)品的燃油消耗試驗(yàn)方法做了比較分析，在此基礎(chǔ)上探討一種新的測(cè)試方式，通過(guò)完成規(guī)定工況的開(kāi)槽作業(yè)和推土作業(yè)，科學(xué)測(cè)試土方量和燃油消耗，以此計(jì)算推土機(jī)的能效指標(biāo)。

推土機(jī)；燃油消耗；能效；測(cè)試

近年來(lái)節(jié)能環(huán)保設(shè)備受到各級(jí)政府的高度關(guān)注，2014年政府工作報(bào)告指出，要出重拳強(qiáng)化污染防治，并給出了具體路徑：實(shí)施建筑能效提升、節(jié)能產(chǎn)品惠民工程，發(fā)展清潔生產(chǎn)、綠色低碳技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。這也明確了我國(guó)裝備制造業(yè)綠色時(shí)代的來(lái)臨。不降低作業(yè)效率又兼具綠色、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)的工程機(jī)械產(chǎn)品受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，行業(yè)對(duì)高品質(zhì)、低能耗產(chǎn)品的需求持續(xù)提升。

工程機(jī)械作為排放大戶，節(jié)能減排的工作刻不容緩。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(中國(guó)第三、四階段)》規(guī)定，自2014年10月1日起，凡進(jìn)行排氣污染物排放型式核準(zhǔn)的非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)都必須符合本標(biāo)準(zhǔn)第三階段要求。新排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，給工程機(jī)械行業(yè)帶來(lái)一系列的反應(yīng)。高效、低排放產(chǎn)品既符合國(guó)家大力倡導(dǎo)的建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)和減少溫室氣體排放的政策，也切合工程機(jī)械用戶的切實(shí)需求。推土機(jī)作為工程機(jī)械產(chǎn)品中重要的一員，是土方施工中重要的施工機(jī)械，如何客觀準(zhǔn)確的測(cè)量推土機(jī)的燃油消耗，體現(xiàn)其節(jié)能減排的性能，成為廠家和用戶關(guān)心的問(wèn)題。

1 幾種測(cè)試方法比較

目前，行業(yè)內(nèi)對(duì)推土機(jī)油耗測(cè)試方法未有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，大部分企業(yè)對(duì)此并未足夠重視。不同企業(yè)采取的測(cè)試方法也不統(tǒng)一。有的企業(yè)會(huì)在用戶作業(yè)時(shí)測(cè)試油耗情況，一般以真實(shí)作業(yè)為主。例如，某用戶要進(jìn)行魚(yú)塘推挖作業(yè)，只需測(cè)量作業(yè)前后的燃油消耗量和作業(yè)時(shí)間，即可得出單位時(shí)間燃油消耗。這樣獲得的數(shù)據(jù)連續(xù)性較強(qiáng)，對(duì)分析某一臺(tái)推土機(jī)的油耗有一定參考價(jià)值，但這種測(cè)試方法工況復(fù)雜，難以重復(fù)操作，司機(jī)操作存在很大隨意性，對(duì)于客觀分析推土機(jī)油耗有很多干擾因素。另外，這種方式往往忽略了作業(yè)土方量的測(cè)算，無(wú)法得到單位土方量的燃油消耗，無(wú)法體現(xiàn)推土機(jī)的能效。

測(cè)試推土機(jī)的牽引力來(lái)計(jì)算燃油消耗量也是一種測(cè)試方法。推土機(jī)的牽引性能是其作業(yè)能力的重要參考依據(jù)。根據(jù)JB/T 1666－1997《履帶式推土機(jī)試驗(yàn)方法》，通過(guò)不同速度的牽引力試驗(yàn)，測(cè)得最大牽引輸出功率點(diǎn)的輸出功率、牽引速度和單位時(shí)間耗油量、后退輕載時(shí)牽引輸出功率的單位時(shí)間耗油量和牽引速度，求得單位牽引輸出功率的耗油量。這樣的測(cè)試方式具有可重復(fù)操作性，工況較穩(wěn)定，但其他因素如鏟刀形狀等都被忽略，因此無(wú)法真實(shí)反映推土機(jī)作業(yè)時(shí)的真實(shí)能效。

結(jié)合課題研究，在總結(jié)已有測(cè)試方法和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文嘗試提出一種可重復(fù)操作，工況穩(wěn)定，在一定程度反映推土機(jī)真實(shí)能效的測(cè)試方法，供大家參考。

2 探討新的測(cè)試方法

推土機(jī)油耗測(cè)試方法應(yīng)以實(shí)際作業(yè)為基礎(chǔ)，規(guī)避對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大的干擾因素，選擇有代表性、可重復(fù)操作的作業(yè)工況進(jìn)行測(cè)試，盡量獲取真實(shí)數(shù)據(jù)，反映燃油消耗情況。在規(guī)定測(cè)試條件下，在規(guī)定作業(yè)循環(huán)內(nèi)測(cè)試燃油消耗量、作業(yè)時(shí)間和作業(yè)量，以單位耗油量所完成的作業(yè)量作為推土機(jī)的油耗評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1 測(cè)試工況

推土機(jī)主要應(yīng)用于開(kāi)槽、推土、修坡等作業(yè)，我們選取具有代表性的開(kāi)槽和推土兩個(gè)工況進(jìn)行測(cè)試?？紤]到原生土硬度作業(yè)阻力不同，我們劃定測(cè)試區(qū)域，并將該區(qū)域深挖到推土機(jī)鏟刀高度1.2倍后，采用與被測(cè)試推土機(jī)相同質(zhì)量的推土機(jī)回填壓實(shí)，場(chǎng)地平整后坡度小于1%，并用土質(zhì)N值儀檢測(cè)土壤硬度在合理誤差內(nèi)，濕密度控制在2g/cm3以內(nèi)。

推土機(jī)按圖1所示位置停放，推土鏟接地，不超過(guò)初始線。對(duì)推土機(jī)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行畫線定位：AB為起始線，EF為終點(diǎn)線，ABCD內(nèi)為規(guī)定開(kāi)槽作業(yè)區(qū)域，CDEF內(nèi)為規(guī)定的推土作業(yè)區(qū)域。在A、B、C、D、E、F點(diǎn)分別插上標(biāo)桿作為參考點(diǎn)。L1為開(kāi)槽距離，當(dāng)推土機(jī)功率＜103kW時(shí)，L1值取20m；當(dāng)推土機(jī)功率≥103kW時(shí)，L1值取40m。L2為推土距離，取值20m。

圖1 推土機(jī)燃油消耗測(cè)試示意圖

推土機(jī)正式開(kāi)始試驗(yàn)前應(yīng)使水溫、油溫達(dá)到正常工作狀態(tài)。推土機(jī)沿直線進(jìn)行開(kāi)槽作業(yè)L1距離，然后開(kāi)始推土作業(yè)，將土繼續(xù)運(yùn)輸L2距離到終點(diǎn)線以外，原路退回至起始線完成一次作業(yè)循環(huán)。每次作業(yè)循環(huán)均須使推土鏟從起始線處開(kāi)始動(dòng)作。連續(xù)完成10次作業(yè)循環(huán)為一個(gè)測(cè)試循環(huán)。終點(diǎn)線以外的堆土形狀及推土機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中的速度檔次，根據(jù)推土機(jī)功率大小，以能夠發(fā)揮最大生產(chǎn)率為原則適當(dāng)選取。開(kāi)槽寬度根據(jù)推土機(jī)鏟刀寬度決定。

在試驗(yàn)中測(cè)定每個(gè)測(cè)試循環(huán)的作業(yè)時(shí)間、耗油量、土方量。

2.2 油耗測(cè)量

推土機(jī)燃油消耗量測(cè)量可以使用附加油箱或油耗測(cè)量?jī)x計(jì)量。用附加油箱法需在試驗(yàn)前將附加油箱固定在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的合適位置，將進(jìn)出油管接入附加油箱底部，將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出油管與附加油箱連接。采用油耗測(cè)量?jī)x法要按油耗測(cè)量?jī)x使用說(shuō)明書(shū)要求將油耗儀串接在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油路上,測(cè)量推土機(jī)每次測(cè)試循環(huán)的燃油流量。使用柴油密度計(jì)測(cè)量燃油密度，將燃油流量換算成質(zhì)量即燃油消耗。

2.3 作業(yè)土方的測(cè)量

土方量直接影響到推土機(jī)的能效值，因此土方量的測(cè)量計(jì)算要盡量減少誤差。

土方測(cè)量的傳統(tǒng)方法比較多，最常用的是在實(shí)地用測(cè)繩拉網(wǎng)，用水準(zhǔn)儀測(cè)出各格網(wǎng)角點(diǎn)的高程，通過(guò)計(jì)算各格網(wǎng)角點(diǎn)的落差來(lái)計(jì)算土方量。這種方法可根據(jù)實(shí)地地形情況，選擇相應(yīng)的格網(wǎng)，由于點(diǎn)位高程精度高以及點(diǎn)位分布比較均勻，相對(duì)精度較高；但其野外作業(yè)比較繁瑣，計(jì)算工作量大。按JB/T 1666-1997之8.3中的計(jì)算方式，試驗(yàn)前測(cè)量場(chǎng)地水準(zhǔn)，作業(yè)結(jié)束后再次測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)水準(zhǔn)，水準(zhǔn)差即為開(kāi)槽深度。開(kāi)槽區(qū)域兩端斜坡部分間隔以1.5m為宜，其他部分以3m為宜。

隨著新測(cè)量?jī)x器設(shè)備不斷應(yīng)用和更新，對(duì)于土方測(cè)量，現(xiàn)在一般是采用測(cè)繪數(shù)字化地形圖來(lái)計(jì)算土方量?？衫肎PS-RTK技術(shù)對(duì)測(cè)試區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，目前RTK土方測(cè)量精度可達(dá)到10～20mm+1ppm。

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)及計(jì)算

推土機(jī)在規(guī)定工況下單位燃油消耗量完成的作業(yè)土方量即推土機(jī)能效，以此作為評(píng)價(jià)推土機(jī)油耗水平的主要指標(biāo)。因此需要在測(cè)試推土機(jī)油耗的同時(shí)測(cè)量作業(yè)土方量和作業(yè)時(shí)間。為減少測(cè)試結(jié)果的偶然性因素干擾，需要連續(xù)進(jìn)行3個(gè)測(cè)試循環(huán)，記錄每個(gè)測(cè)試循環(huán)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。并按下列公式分別計(jì)算推土機(jī)燃油消耗量G、作業(yè)生產(chǎn)率Q、能效E。取3次試驗(yàn)結(jié)果中推土機(jī)能效E的平均值為最終值。

式中 G——推土機(jī)燃油消耗量，kg/h；

f——規(guī)定作業(yè)循環(huán)次數(shù)的燃油消耗，g；

T——試驗(yàn)作業(yè)時(shí)間，s；

Q——推土機(jī)作業(yè)效率，m3/h；

V——規(guī)定作業(yè)循環(huán)次數(shù)推送的總土方量，m3；

E——推土機(jī)能效，m3/kg。

3 結(jié) 語(yǔ)

工程機(jī)械的綠色性能指標(biāo)應(yīng)該從能效、尾氣排放和噪聲3個(gè)方面綜合考慮，目前，排放和噪聲已有國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于能效的測(cè)試是未來(lái)開(kāi)展綠色施工機(jī)械評(píng)定的基礎(chǔ)，能效測(cè)試則需要一種規(guī)范的、行業(yè)認(rèn)可的油耗測(cè)試方法。

本文提出的推土機(jī)油耗測(cè)試方法，包含了推土機(jī)開(kāi)槽和推土兩種作業(yè)工況，通過(guò)測(cè)量作業(yè)土方量和油耗，得出推土機(jī)的能效值。該測(cè)試方法相比其他幾種方式，可操作性強(qiáng)，能更真實(shí)反映的推土機(jī)的作業(yè)能效，對(duì)用戶選擇推土機(jī)產(chǎn)品是一個(gè)重要的參考依據(jù)。

[1]GXB/TY 0026-2014，液壓挖掘機(jī)燃油消耗試驗(yàn)方法[S].

[2]JB/T 1666-1997，履帶式推土機(jī)試驗(yàn)方法[S].

[3]侯寶佳.我國(guó)綠色施工機(jī)械發(fā)展研究[J].建筑機(jī)械化，2015，(4)：27-31.

[4]吳學(xué)松.液壓挖掘機(jī)油耗測(cè)試與綠色性能評(píng)價(jià)探討[J].建筑機(jī)械化，2015，(4)：32-35.

（編輯 于 洋）

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