液压挖掘机中的电控系统(正式版)
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液压挖掘机中的电控系统液压挖掘机是一种常见的工程机械,具有挖掘能力强、运行平稳、作业范围广等优点。
其中,电控系统是液压挖掘机中重要的组成部分之一,对整个工作系统的稳定性、精度、效率等方面均有重要影响。
本文将从以下三个方面介绍液压挖掘机中的电控系统:基本组成、主要作用、常见故障及处理方法。
基本组成液压挖掘机的电控系统由多个部分组成,包括控制器、传感器、执行机构等,主要组成如下:1. 控制器控制器是液压挖掘机电控系统的核心部件之一,主要用于控制锁止阀、换向阀、液压马达等执行机构的工作状态。
目前常用的控制器有电液控制器和电子控制器两种。
2. 传感器传感器主要用于感知液压挖掘机的各种状态信息,如液压油温、油位、压力、转速等。
传感器将这些信息反馈给控制器,控制器通过对这些信息的处理,调节执行机构的状态,实现液压挖掘机的自动控制。
3. 执行机构执行机构是液压挖掘机电控系统的主要输出部件,包括液压马达、锁止阀、换向阀等。
通过控制执行机构的状态,液压挖掘机能够完成各种动作,如挖掘、装载、转向、提升等。
主要作用液压挖掘机中的电控系统具有以下主要作用:1. 实现自动化控制液压挖掘机中的电控系统能够自动感知和处理挖掘机各个部位的状态信息,进而实现各种自动化控制。
例如,通过控制液压马达的工作状态,能够实现挖掘机的前后移动和旋转;通过控制锁止阀和换向阀的状态,能够实现挖掘机的装载和提升等。
2. 提高工作精度通过控制液压挖掘机的各个执行机构的状态,能够实现各种精确的操作,例如在狭小的工作空间中实现精细挖掘、准确地抓取物品等。
液压挖掘机中的电控系统能够自动化地控制这些动作,从而提高操作的精度和准确度。
3. 增强安全性能液压挖掘机中的电控系统能够自动监测液压系统的各项参数,并对异常情况进行预警和处理。
在发生系统故障时,电控系统能够自动停机,保障操作人员的安全。
常见故障及处理方法液压挖掘机中的电控系统常见故障主要包括以下几种:1. 控制器故障控制器是液压挖掘机中电控系统的核心部件之一。
【一年级作文】鹿象桥_250字
鹿象桥是一座有趣的桥,因为它的形状很特别。
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有时候桥上还有各种各样的表演,比如杂技、魔术、歌唱等。
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液压挖掘机中的电控系统液压挖掘机作为一种重要的通用型工程机械,其销售量、保有量、发展速度始终处于整个工程机械行业的前列,其配套也越来越成为一个庞大的产业。
电器系统作为液压挖掘机重要的配套产品中的一种,其性能和功能对液压挖掘机有着重大的影响。
众所周知,由于电器系统在汽车领域中的重要地位,国内的汽车电器行业非常活跃, 但与国外相比无论在产值上还是在技术水平上都有非常大的差距。
同样,在工程机械领域,国内电器系统与国外相比也有一定的差距。
但由于工程机械行业与汽车行业有很大的不同,汽车行业的技术到现在已经发展得非常成熟,功能结构非常复杂,决定了其电器系统的复杂性;而工程机械由于其功能的特殊性和专一性,与汽车领域大批量生产相比,决定了其电器系统目前只能走小批量、多品种的发展道路。
总的来讲,工程机械电器系统毕竟与汽车电器系统有很大的相似之处,尤其是挖掘机、装载机等的电器系统,与汽车一样, 都属于行走机械领域,因此尽管挖掘机电器系统有一定的特殊性,但还是可以从发展相对成熟的汽车电器领域借鉴到一些发展经验。
本文将主要对挖掘机电器系统的功能、发展方向作出一定的阐述。
一.电器系统在挖掘机工作监测中的应用和发展趋势电器系统在液压挖掘机中的监测作用都有目共睹,其主要组成部分就是显示仪表和各种传感器。
目前,在显示仪表上,有着这样一种趋势,将尽可能多的挖掘机工作参数显示在仪表上,如燃油量、发动机水温、液压油温、机油压力、发动机转速等,显示仪表功能越来越多,越来越复杂。
实际上,挖掘机监测系统功能的不断完善是发展的必然趋势,但监测仪表的设计也是多方面因素综合的结果,包括基本功能的需要,用户心理的研究、维修服务的考虑等多方面因素。
在基本功能需求方面,实际上监测仪表显示最需要的功能是燃油量,另外还有工作时间,这也是在早期的挖掘机显示中最不可缺少的数量上的显示,其他的显示都以报警量的形式给出。
限于当时的发展水平和成本考虑,这些报警量的具体值往往并不加以采集。
挖掘机电气控制系统本篇将以SY2XXC5挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。
一、概述机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向,其最终目的是机器人化,实现全自动运转,这是挖掘机技术的又一次飞跃。
作为工程机械主导产品的液压挖掘机,在近几十年的研究和发展中,已逐渐完善,其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。
人们对液压挖掘机的研究,逐步向机电液控制系统方向转移。
控制方式不断变革,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。
所以,对挖掘机机电一体化的研究,主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。
液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件(液压缸、液压马达)的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EC-7,EC-7控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息,对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
(一)电气控制系统具有以下功能:1:控制功能:负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。
2:检测和保护功能:通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。
3:照明功能:主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。
4:其它功能:主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
(三)系统组成及原理SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。
2.1 电源部分系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式;采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源,由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电,以维持蓄电池电量和稳定系统电压;蓄电池输出端装设电源继电器,由钥匙开关控制,以增加电源系统的安全性。
挖掘机电气控制系统本篇将以SY2XXC5挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。
一、概述机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向,其最终目的是机器人化,实现全自动运转,这是挖掘机技术的又一次飞跃。
作为工程机械主导产品的液压挖掘机,在近几十年的研究和发展中,已逐渐完善,其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。
人们对液压挖掘机的研究,逐步向机电液控制系统方向转移。
控制方式不断变革,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。
所以,对挖掘机机电一体化的研究,主要是集中在液压挖掘机的控制系统上.液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件(液压缸、液压马达)的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EC-7,EC-7控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息,对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
电气控制系统具有以下功能:1:控制功能:负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。
2:检测和保护功能:通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。
3:照明功能:主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。
4:其它功能:主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
二:系统组成及原理SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。
2。
1 电源部分系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式;采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源,由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电,以维持蓄电池电量和稳定系统电压;蓄电池输出端装设电源继电器,由钥匙开关控制,以增加电源系统的安全性.1)蓄电池:采用12V 120AH免维护型蓄电池,2组串联。
编订:__________________审核:__________________单位:__________________液压挖掘机中的电控系统Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号:KG-AO-8285-86 液压挖掘机中的电控系统使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。
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液压挖掘机作为一种重要的通用型工程机械,其销售量、保有量、发展速度始终处于整个工程机械行业的前列,其配套也越来越成为一个庞大的产业。
电器系统作为液压挖掘机重要的配套产品中的一种,其性能和功能对液压挖掘机有着重大的影响。
众所周知,由于电器系统在汽车领域中的重要地位,国内的汽车电器行业非常活跃,但与国外相比无论在产值上还是在技术水平上都有非常大的差距。
同样,在工程机械领域,国内电器系统与国外相比也有一定的差距。
但由于工程机械行业与汽车行业有很大的不同,汽车行业的技术到现在已经发展得非常成熟,功能结构非常复杂,决定了其电器系统的复杂性;而工程机械由于其功能的特殊性和专一性,与汽车领域大批量生产相比,决定了其电器系统目前只能走小批量、多品种的发展道路。
总的来讲,工程机械电器系统毕竟与汽车电器系统有很大的相似之处,尤其是挖掘机、装载机等的电器系统,与汽车一样,都属于行走机械领域,因此尽管挖掘机电器系统有一定的特殊性,但还是可以从发展相对成熟的汽车电器领域借鉴到一些发展经验。
挖掘机新版电气系统页(1)挖掘机新版电气系统页是现代挖掘机的核心部件,是挖掘机在工作过程中不可或缺的电气系统,对挖掘机的工作效率、安全性、稳定性等方面起着至关重要的作用。
本文将从以下几个方面详细介绍挖掘机新版电气系统页的相关内容。
一、电源系统电源系统是挖掘机电气系统的主要组成部分,该系统包括电池组、发电机、整流器、变压器、稳压器等设备,其主要功能是为挖掘机提供稳定可靠的电能供应,确保挖掘机正常工作。
在挖掘机工作过程中,人们也应时常监测电源系统的电压、电流等指标,以确保电源系统的稳定运行。
二、控制系统控制系统是挖掘机电气系统的核心部分,该系统通过各种传感器、开关、继电器等电器元件来控制挖掘机的各项操作,包括转向、加减速、行驶、上升下降等。
在挖掘机工作时,控制系统应保持稳定,以防故障引起事故。
三、保护系统保护系统是挖掘机电气系统的重要组成部分,它包括熔断器、过载保护器、继电器等电器元件,能够有效地保护电气系统不受过载、过压等故障的影响,并能防止挖掘机遭受雷击等天气灾害的损伤。
在挖掘机工作时,保护系统应保持敏感,以便及时发现并处理故障。
四、监控系统监控系统是挖掘机电气系统的最新组成部分,它通过各类传感器、处理器等设备监控挖掘机的各项工作参数,例如滑动臂的角度、挖斗的状态等。
监控系统能够更加准确地获取相关信息,并在挖掘机出现故障时及时报警提示,以实现挖掘机的自动化管理。
总之,挖掘机新版电气系统页是现代挖掘机不可或缺的电气系统,其核心组成部分——电源系统、控制系统、保护系统、监控系统等,以其稳定、可靠、高效、安全等特性,大大提高了挖掘机的工作效率和质量,为工农建设事业做出了重要贡献。
第十章挖掘机电气与电子控制系统挖掘机电气与电子控制系统主要实现挖掘机电气系统控制及工作状态监测。
二十世纪九十年代前的挖掘机电气系统只起辅助作用, 功能简单,主要包括发动机电路, 简单仪表电路如水温表、燃油表、机油压力表、液压油温表、工作小时计等及必要的整车电气线路如灯光、嗽叭、刮雨器等,有的机型会配置空调器。
但二十世纪九十年代以后,随着挖掘机技术的发展,发动机、液压系统的控制越来越复杂,对电气控制系统的要求也越来越高,挖掘机电气与电子控制系统地位也越来越重要,成为挖掘机重要的组成部分,代表了挖掘机整车技术发展水平及方向。
10.1 挖掘机整车电路系统组成与分析图10-1为典型挖掘机整机电气系统原理图。
挖掘机电器系统主要由电源电路、发动机电路、数字组合仪表、作业电气控制系统、整车电器附件电路等组成:1.电源电路电源电路由蓄电池1、电源总开关2、发电机4、起动开关5、保险盒7等组成。
蓄电池负极搭铁,正极接电源总开关,并通过保险丝接起动开关B 端,操作人员将起动开关转至ON 位置,起动开关B 端与BR 端接通,电源总开关线圈通电,开关主触点接通,蓄电池通过开关主触点与保险盒相连,整车电路通电。
发动机起动后,发电机开始发电,发电机B 端与电源总开关输出端并联,一方面对蓄电池充电,另一方面向整机供电。
此时发电机L 端电压升高,仪表充电指示灯熄灭。
10路保险盒分别向空调、行走电磁阀、先导电磁阀、雨刮器、大灯、工作灯、预热电路等供电。
2.发动机电路发动机电路主要由起动、预热、熄火三部分电路组成。
1)起动电路起动电路由蓄电池1、起动开关5、起动复合继电器6、起动马达3等组成。
发动机起动时,点火钥匙插入起动开关,转动钥匙至起动位置START ,起动开关B 端与C 端连通,电路经B →C →起动复合继电器的常开继电器线圈→起动复合继电器的常闭继电器主触点→地,常开继电器主触点因线圈通电而吸合,从而起动马达内部继电器线圈通电,起动马达内部继电器主触点B 、S 接通,电流经蓄电池负极(地)→蓄电池正极→电源总开关→起动马达S →起动马达B →马达定子线圈→蓄电池负极,起动马达转动,发动机被起动。
美国卡特BH235DE液压挖掘机电气控制原理美国卡特BH235DE液压挖掘机是一种大型的工程机械设备,其电气控制原理是非常重要的。
以下是关于这款液压挖掘机电气控制原理的详细介绍:一、控制原理:美国卡特BH235DE液压挖掘机电气控制原理主要基于 PLC(可编程逻辑控制器)和CAN(控制器区域网络)两种技术。
这些技术通过编程和通信来控制机器的各个部分,如电动机、液压泵、液压缸、传感器和控制器等。
所有这些部件都集成在一起,形成了一个全局控制系统。
这个系统能够实现挖掘机的运行、操作和安全控制。
二、PLC 技术:PLC 技术是美国卡特BH235DE液压挖掘机电气控制系统的核心。
该系统使用的是兼容各种传感器、执行器和通信设备的高速微处理器。
PLC 可编程器通过编程来控制整个机器的各个部分,让液压挖掘机的各个部分协作运行。
例如,当驾驶员控制手柄时,PLC 将响应该指令,使液压泵和液压缸协调工作。
此外,PLC 能够控制液压排量、调整液压压力和保持系统平稳运行。
三、CAN 技术:CAN 技术也是美国卡特BH235DE液压挖掘机电气控制系统的一部分。
CAN 是一种控制器区域网络,用于实现数据通信。
CAN 技术通过一个标准的通用接口,将设备、传感器和执行器与 PLC 直接连接起来。
CAN 技术还能够在机器内部的不同控制板卡之间进行通信,增强了整个系统的可靠性和实时性。
四、具体应用:美国卡特BH235DE液压挖掘机电气控制系统应用了 PLC 和CAN 技术,可以实现数字、集成化和自动化的控制。
操作员使用驾驶舱内的控制面板,通过 PLC 控制挖掘机的转动、移动、提升、延伸和挖掘等动作。
同时,CAN 技术能够采集和传输机械设备的各种数据,如工作压力、机器速度、位置和温度等信息。
这些数据有助于优化液压挖掘机的操作效率,减少磨损和损坏,延长机器的使用寿命。
总之,美国卡特 BH235DE液压挖掘机电气控制系统是一种高效、先进的控制系统,能够实现挖掘机的自动化运作。
文件编号:TP-AR-L8711In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.(示范文本)编订:_______________审核:_______________单位:_______________液压挖掘机中的电控系统(正式版)液压挖掘机中的电控系统(正式版)使用注意:该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。
液压挖掘机作为一种重要的通用型工程机械,其销售量、保有量、发展速度始终处于整个工程机械行业的前列,其配套也越来越成为一个庞大的产业。
电器系统作为液压挖掘机重要的配套产品中的一种,其性能和功能对液压挖掘机有着重大的影响。
众所周知,由于电器系统在汽车领域中的重要地位,国内的汽车电器行业非常活跃,但与国外相比无论在产值上还是在技术水平上都有非常大的差距。
同样,在工程机械领域,国内电器系统与国外相比也有一定的差距。
但由于工程机械行业与汽车行业有很大的不同,汽车行业的技术到现在已经发展得非常成熟,功能结构非常复杂,决定了其电器系统的复杂性;而工程机械由于其功能的特殊性和专一性,与汽车领域大批量生产相比,决定了其电器系统目前只能走小批量、多品种的发展道路。
总的来讲,工程机械电器系统毕竟与汽车电器系统有很大的相似之处,尤其是挖掘机、装载机等的电器系统,与汽车一样,都属于行走机械领域,因此尽管挖掘机电器系统有一定的特殊性,但还是可以从发展相对成熟的汽车电器领域借鉴到一些发展经验。
本文将主要对挖掘机电器系统的功能、发展方向作出一定的阐述。
一.电器系统在挖掘机工作监测中的应用和发展趋势电器系统在液压挖掘机中的监测作用都有目共睹,其主要组成部分就是显示仪表和各种传感器。
目前,在显示仪表上,有着这样一种趋势,将尽可能多的挖掘机工作参数显示在仪表上,如燃油量、发动机水温、液压油温、机油压力、发动机转速等,显示仪表功能越来越多,越来越复杂。
实际上,挖掘机监测系统功能的不断完善是发展的必然趋势,但监测仪表的设计也是多方面因素综合的结果,包括基本功能的需要,用户心理的研究、维修服务的考虑等多方面因素。
在基本功能需求方面,实际上监测仪表显示最需要的功能是燃油量,另外还有工作时间,这也是在早期的挖掘机显示中最不可缺少的数量上的显示,其他的显示都以报警量的形式给出。
限于当时的发展水平和成本考虑,这些报警量的具体值往往并不加以采集。
但发展到今天,仪表显示技术得到了很大得发展,从机械式电动仪表发展到段式液晶显示和发光二极管显示,又发展到单色点阵式液晶显示,进而发展到目前流行的彩色液晶显示,加上电子技术和传感器技术的发展,使得过去这些报警量的数据采集和显示变得成本低廉,形成一种将所有工作数据的具体值都显示在仪表上的趋势。
但从工程学角度来讲,显示量的设置与司机的经验、习惯有很大关系。
因为与仪表显示最相关的人是司机,他只需要知道与操作挖掘机工作最有关的量就可以了,显然这就是燃油量和工作时间。
燃油量显示可以提醒司机何时加油以保证工作的连续性;工作时间的显示则有助于司机把握自己的工作量。
对于有经验的司机来讲,发动机水温、燃油温度也是必不可少的,有助于司机调整自己的工作节奏,避免挖掘机长期工作在超负荷状态下,但这些量也可以以报警量的形式提醒司机;但对于没有经验的司机和用户来讲,则所显示的水温和油温有可能产生误解和歧义。
尽管报警量的数值没有必要在在仪表上显示,但并不意味着数值不重要,因为这些具体的数值对于专业维修人员和有经验的司机非常重要,可以用来判断挖掘机的工作状态和目前的液压系统、发动机系统的状况。
由于这些数据只对专业人士有用,因此在正常工作时可以不必将具体数值显示在仪表上,使仪表显示更加简洁、直观。
这些数据可以存储在仪表中,需要的时候调用出来,或者通过通讯接口读入到手持电脑或笔记本电脑中,或者通过无线通讯读入到用户的计算机中,以对挖掘机的工作状态进行专业评估,以便于维修、保养。
二.电器系统在挖掘机管理中的应用随着无线通讯网络的发展,利用GSM网络或CDMA网络传递挖掘机工作信息成为一种潮流。
由于手机网络具有距离远、实时性强的特点,可以通过短信的形式传递挖掘机的各种工作信息,如利用GPS系统的位置信息,工作时间信息,耗油量信息,发动机机油压力信息等,因此产生了以下几个方面的应用。
首先,有利于机主对挖掘机进行管理,因为可以利用手机或计算机实时监控工作时间、工作地点和燃油消耗量,准确计算挖掘机的实际工作量。
其次,有利于对挖掘机的维护和保养,因为可以通过短信形式获得挖掘机的各种工作参数,供专业人士评估。
第三,有利于生产厂家和经销商对按揭的监督。
第四,有利于生产厂家和经销商对挖掘机使用故障的评估,并能节约服务费用。
三.电器系统在挖掘机工作安全中的应用和发展方向挖掘机作为一种工程机械,其工作环境经常处于危险之中,每年都有伤亡事故发生,其中绝大多数都是因为司机的不重视所引起,因此非常有必要利用传感器对周围环境的危险程度进行评估,以提醒司机注意危险。
造成事故的因素主要有:倾翻、回转误伤和误撞、塌方等。
对于倾翻,往往是由于挖掘机在斜坡上工作引起的,因此可以利用一个倾斜传感器来提醒司机工作的危险程度,并系好安全带。
只这一项措施,就能避免很多伤亡事故的发生。
对于回转误撞,可以采取两种措施,第一是在挖掘机尾部安装声光报警装置,第二是在挖掘机尾部安装距离传感装置,并将距离传感装置与回转液压系统连接起来,在监测到有障碍物时切断液压动力或先导动力,时回转动作停止以避免事故。
对于塌方的危险,可以通过监测挖掘工作中掌子面的高度来实现,当监测到掌子面的高度过高时,就发出警报,提醒司机注意。
四.电器系统在挖掘机检测、维护和测试中的应用和发展方向挖掘机在工作中的可靠性对于其工作效益有极大的影响。
前面介绍过,可以将挖掘机的所有工作参数都用模拟传感器记录下来,一方面给司机报警,起到提醒的作用,另一方方面可以给专业人士进行评估,也可以触发系统进行自我维护操作,例如触发强制润滑系统进行动作。
另外,利用点阵式液晶显示,还可以为司机提供很多有益的提示,例如显示操作手册,到一定的工作时间后自动提示司机应当完成的维护工作等。
在挖掘机的开发过程中,有时也迫切需要了解很多挖掘机工作的参数,此时需要挖掘机电器系统能够支持这种功能,以完成液压系统、发动机系统中负载大小的检测和多路阀、液压马达、液压泵、液压缸等的工作参数的记录,以及在长期工作状态下这些参数的变化情况,以便对设计进行完整的评估,如操纵性、经济性、可靠性、节能性等。
五.电器系统在挖掘机节能控制中的应用和发展方向同汽车电器一样,挖掘机电器系统中技术含量最高的部分在于其动力系统的控制——节能控制。
众所周知,挖掘机工作过程中存在各种功率损失,其中占主导地位的是液压系统内部损失和功率匹配损失。
针对液压系统功率损失,国内外工程机械生产商开发了多种节能控制技术,较好地解决了这一问题。
功率匹配损失是由于挖掘机工况复杂,负载变化剧烈,导致柴油机严重偏离经济工作区,造成燃油利用率不高,尤其是在高转速、小负载的情况下。
为解决这一问题,国外很早就展开了研究,对发动机和液压泵采取功率匹配控制,目的是控制柴油机在各种负载功率条件下都工作在经济工作区。
到目前为止,几乎所有的国外公司生产的中型挖掘机都配备了这一控制系统,如小松公司的PC系列挖掘机,日立建机的EX系列挖掘机,卡特彼勒公司的挖掘机等。
为进一步提高功率匹配控制效果,国内一些学者也做了大量的研究工作。
这些技术曾经大幅度降低了液压挖掘机的油耗,但由于挖掘机本身工作负载的特点,决定了在传统的功率匹配技术下,难以进一步提高节能效果。
目前,在这一领域,国内和国外差别已经不大,在二十吨级的液压挖掘机上,国内普遍采用了电控泵和自国内主研发的节能控制器。
但在小挖上,由于成本的限制还应用不多。
在传统的功率匹配控制中,只有在最大负载功率下,柴油机与液压泵的功率才能匹配得较好,使柴油机工作点位于经济工作区。
由于负载的剧烈波动,最大和最小负载功率是交替变化的,加到柴油机输出轴上的扭矩也剧烈波动,使柴油机在小负载时工作点严重偏离经济工作区,因此这种传统的功率匹配是不完全的。
另外,为满足最大负载工况的要求,在工程机械的设计中必须按照工作过程中的峰值功率来选择柴油机,因此柴油机功率普遍偏大,燃油经济性较差。
当选不到大功率柴油机时,很容易造成发动机过载,这在一些小挖上表现得非常明显——柴油机经常过热。
为解决这些问题,国外各著名工程机械生产厂家普遍将研究开发方向转向了混合动力系统。
20xx 年,日立建机推出了世界上第一台轮式装载机;20xx 年5月,小松公司则推出了世界上第一台试验型混合动力液压挖掘机。
随后,神户制钢,卡特彼勒等公司也推出了自己的混合动力挖掘机。
这些公司普遍采用的是油电混合的解决方案,借助蓄电池、超级电容等储能元件,在小负载工况下由柴油机驱动发电机向储能元件蓄能,在大负载工况下再将储存的能量释放出来驱动电机,作为辅助动力与柴油机一起满足峰值负载功率的要求,或者用电机直接驱动液压系统,实现柴油机输出功率和扭矩的均衡控制。
这样,就可以在设计中按照平均负载功率来选择柴油机,用功率较小的柴油机来驱动大吨位挖掘机,而且柴油机的运行工况平稳,始终处于高效运行状态,因此能大幅提高燃油效率。
油电混合动力的优点是,不但能对内燃机输出扭矩进行均衡控制,使内燃机工作点始终位于经济工作区,而且可以利用电机控制技术,对每一个液压缸都采用闭式传动方案,从而取消了多路阀控制,彻底消除阀内的节流损失,同时可以对回转动能、工作装置的重力势能等进行回收。
小松、神钢等公司采用的就是这种方案。
这种方案的最大缺点是,由于能量转换经历了柴油机—发电机—蓄电池—电动机—液压泵—液压缸、液压马达等多个环节,每一个环节都存在能量损失,因此导致整个转换过程中的能量损失较大,从而在一定程度上抵消了采用这种技术所能取得的节能效果。
这种系统的另一个缺点是,由于能量转换环节多,导致系统趋于复杂,技术要求也相应提高,如电池寿命、电源转换效率、重量、可靠性等,都有待进一步提高。
此外,油电混合动力技术使挖掘机动力系统从结构上发生了根本变化,对整个挖掘机制造体系影响巨大,从而造成生产成本的上升。