挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析與節(jié)能控制研究

高陽(yáng)

摘 要：在工程領(lǐng)域內(nèi)，挖掘機(jī)作為必要的機(jī)械，受到廣泛采用。依照節(jié)能控制的根本機(jī)理，設(shè)定了更為精確的挖掘機(jī)功率及負(fù)載。這樣做，在最大范圍內(nèi)縮減了系統(tǒng)能耗，減小了消耗掉的燃油。同時(shí)，節(jié)能控制的新式系統(tǒng)也支持了持久且可靠的挖掘機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；液壓系統(tǒng)分析；節(jié)能控制

最近幾年，節(jié)能技術(shù)正在快速進(jìn)步，挖掘機(jī)搭配的液壓系統(tǒng)也增設(shè)了多類的節(jié)能控制。從現(xiàn)狀來看，挖掘機(jī)內(nèi)部的液壓系統(tǒng)設(shè)定為主控閥的操控。針對(duì)于主控閥，主要損耗包含了啟動(dòng)及制動(dòng)、節(jié)流狀態(tài)的損耗、回轉(zhuǎn)構(gòu)件帶來的損耗。在各類損耗中，損失較多能源的應(yīng)為動(dòng)臂下降、溢流時(shí)的損失、節(jié)流及勢(shì)能損耗、匹配功率不良時(shí)的能耗[1]。針對(duì)于液壓系統(tǒng)，有必要依照節(jié)能控制的思路來妥善調(diào)控，減低各階段的挖掘機(jī)能耗，確保符合根本的節(jié)能指標(biāo)。

一、節(jié)能控制下的液壓系統(tǒng)

挖掘機(jī)系統(tǒng)中，節(jié)能時(shí)的液壓控制包含了正流量及負(fù)流量這樣的兩類控制，此外還含有負(fù)載敏感性的液壓系統(tǒng)。在現(xiàn)今市場(chǎng)內(nèi)，三類系統(tǒng)都表現(xiàn)出必要的價(jià)值。針對(duì)不同場(chǎng)合，可選取不同特質(zhì)的液壓控制。通用式的節(jié)流控制設(shè)定為多路閥的比例性控制。從根本上看，節(jié)能新式的液壓系統(tǒng)都被看作閥控系統(tǒng)，很難徹底杜絕隱含的能源損耗。在某些工況下，不可避免潛在性的動(dòng)能勢(shì)能損耗。為符合根本的節(jié)能指標(biāo)，有必要構(gòu)建新形態(tài)的液壓系統(tǒng)，改進(jìn)現(xiàn)今的節(jié)能控制。詳細(xì)來看，節(jié)能控制下的新式液壓系統(tǒng)可分成如下：

（一）混合性動(dòng)力系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)可設(shè)定為聯(lián)合控制，配備了全方位的動(dòng)力源。在這種狀態(tài)下，構(gòu)成混合動(dòng)力。相比于常規(guī)系統(tǒng)，混合性的液壓動(dòng)力系統(tǒng)擁有獨(dú)特優(yōu)越性，從根本上提升了綜合調(diào)控的成效。從發(fā)動(dòng)機(jī)來看，混合動(dòng)力更注重于改進(jìn)工況，可用于多樣的挖掘機(jī)型號(hào)。從目前來看，汽車領(lǐng)域可選取混合動(dòng)力的調(diào)控，液壓挖掘系統(tǒng)也可予以引入。采納節(jié)能控制，新式系統(tǒng)表現(xiàn)出更高層次的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

混合動(dòng)力調(diào)控下的液壓挖掘機(jī)可分成如下：混聯(lián)式的系統(tǒng)、并聯(lián)液壓系統(tǒng)、串聯(lián)的系統(tǒng)等。比較可得結(jié)論：從現(xiàn)今階段看，液壓挖掘機(jī)最好配備并聯(lián)系統(tǒng)。在這種架構(gòu)內(nèi)，并聯(lián)了電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)，共同構(gòu)成新形態(tài)的液壓挖掘機(jī)。液壓泵可接受發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能，這樣做，從根本上縮減了冗余的轉(zhuǎn)換能量，電動(dòng)機(jī)維持了常規(guī)的發(fā)電。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還可聯(lián)合輸出能量。至于多余電能，可存儲(chǔ)于電容器。從目前來看，混合動(dòng)力可用于輪式挖掘機(jī)，表現(xiàn)出優(yōu)越性。

（二）恒壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在上世紀(jì)末，二次調(diào)節(jié)性的恒壓網(wǎng)絡(luò)被創(chuàng)造出來，而后投入應(yīng)用。恒壓網(wǎng)絡(luò)被看作耦聯(lián)系統(tǒng)，它構(gòu)建于恒定壓力的基礎(chǔ)上。恒壓系統(tǒng)可用于回收能量，提升了再利用的成效性。從現(xiàn)狀來看，恒壓網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)為最佳的前景。恒壓網(wǎng)絡(luò)配備了動(dòng)力源，包含高低壓兩類的恒壓油路。此外，還含有二次元件、負(fù)載性的液壓蓄能器。靜液傳動(dòng)式的常規(guī)系統(tǒng)并沒能表現(xiàn)出最優(yōu)的可控性，相比可見恒壓網(wǎng)絡(luò)更便利了常規(guī)的調(diào)控。

在給出來的四象限中，設(shè)定了多階段內(nèi)的工況。運(yùn)轉(zhuǎn)中的液壓系統(tǒng)可維持于恒定的能量形態(tài)，用于回收并存儲(chǔ)能量。在系統(tǒng)構(gòu)架中，液壓性的蓄能器可以加快運(yùn)轉(zhuǎn)的功率，消除了隱含的壓力峰值。液壓回路在各階段內(nèi)都會(huì)耗費(fèi)特定能量，但二次調(diào)控下的恒壓網(wǎng)絡(luò)可用于消除節(jié)流及勢(shì)能的較大損耗，擁有優(yōu)良的節(jié)能實(shí)效。

二、正負(fù)的流量控制

挖掘機(jī)現(xiàn)有的液壓控制包含著正流量控制、負(fù)向流量控制的主要類型，此外還包含負(fù)載敏感的控制。在各類控制中，負(fù)流量控制歷經(jīng)了長(zhǎng)期演變，獲取了更高層次的成熟技術(shù)。負(fù)流量控制擁有簡(jiǎn)易的系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)置為雙向泵路。在調(diào)控壓力的過程中，可借助于回油式的節(jié)流口來調(diào)控排量。在出口的位置，主閥配備了可搜集信號(hào)的采集點(diǎn)。若主控閥表現(xiàn)出某一動(dòng)作，信號(hào)將會(huì)變化，與之相連的液壓排量也將會(huì)改變。相比來看，負(fù)載敏感系統(tǒng)擺脫了負(fù)載壓力的干擾，可自動(dòng)調(diào)配液壓泵內(nèi)的總流量。這樣做，表現(xiàn)出最優(yōu)的節(jié)能實(shí)效，操縱起來也更舒適。在輪式挖掘機(jī)中，通常配備這類的節(jié)能控制。

在液壓泵的調(diào)控下，負(fù)流量系統(tǒng)表現(xiàn)出來的排放總量并非恒定的，而是變化著的。壓力信號(hào)在不停變化，信號(hào)增大的過程中，排量將會(huì)減小。由此可見，排量及設(shè)定好的控制壓力呈現(xiàn)為反比的狀態(tài)。設(shè)定了負(fù)流量控制，縮小了液壓泵及主控閥消耗的總體能量。依照設(shè)定的操作規(guī)程，有序調(diào)控輸出的流量。同時(shí)，這種調(diào)控的流程也縮減了額外的發(fā)熱及溢流損耗。然而，負(fù)流量調(diào)控仍沒能拓展現(xiàn)有的調(diào)速范圍，多路閥也很難避免隱含的死區(qū)。在未來改進(jìn)中，還需注重調(diào)控并限定液壓閥的最佳排量。

在80年代，正流量控制誕生。具體來看，正流量控制可調(diào)控先導(dǎo)壓力，借此來調(diào)控液壓泵體的排放總量。若設(shè)定了較大的先導(dǎo)壓力，那么與之相伴的泵體排量也將變得更大。這種調(diào)控的特性為：先導(dǎo)壓力可作用于液壓泵，同時(shí)作用于換向閥。節(jié)流孔特有的流量趨向?yàn)椋篞=k*a*。P代表了壓差，a及k分別代表開口面積及參數(shù)。在負(fù)載控制中，依照如上的根本原理來調(diào)控反饋壓力。

三、結(jié)語(yǔ)

液壓挖掘裝置表現(xiàn)出較大的總功率，但利用能量的成效并不很高。在新的階段內(nèi)，液壓挖掘機(jī)更應(yīng)節(jié)省本身的能耗，提升利用能源的綜合實(shí)效。節(jié)能控制的新思路可延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)總體的壽命，耗費(fèi)的燃油變得更低。從現(xiàn)有狀態(tài)來看，液壓系統(tǒng)配備的各類構(gòu)件仍沒能達(dá)到完善，有待長(zhǎng)期的改進(jìn)。未來的實(shí)踐中，還需繼續(xù)摸索并且歸納珍貴經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)于節(jié)能及環(huán)保的總體目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李艷杰，于安才，姜繼海.挖掘機(jī)節(jié)能液壓控制系統(tǒng)分析與應(yīng)用[J].液壓與氣動(dòng)，2012（08）：69-74.