陳鵬飛

（廈門(mén)廈工機(jī)械股份有限公司，廈門(mén) 361023）

液壓挖掘機(jī)功率匹配與效率控制技術(shù)研究

陳鵬飛

（廈門(mén)廈工機(jī)械股份有限公司，廈門(mén) 361023）

液壓挖掘機(jī)節(jié)能控制中，常用工況下每一檔工作控制泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的局部功率匹配變化，同時(shí)挖掘機(jī)功率隨著外界負(fù)載變化。針對(duì)負(fù)載敏感液壓系統(tǒng)的全功率匹配，本文的控制策略對(duì)匹配的理論計(jì)算和測(cè)試數(shù)據(jù)分析主要包括理論計(jì)算及圖表與樣機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析。此外，液壓挖掘機(jī)功率匹配與效率控制的目標(biāo)：解決負(fù)載、變量泵、柴油機(jī)三者的動(dòng)態(tài)匹配問(wèn)題，使挖掘機(jī)在工作時(shí)達(dá)到高效、節(jié)能的性能指標(biāo)。

扭矩 吸收 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試 數(shù)據(jù)

1 功率匹配與效率控制影響因素

不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的影響因素包括：發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率曲線(xiàn)，泵PQ（0%hyd）曲線(xiàn)，泵PQ（50%hyd）曲線(xiàn)，泵PQ（100%hyd）曲線(xiàn)和液壓系統(tǒng)損耗。

2 液壓挖掘機(jī)功率匹配方案

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

主要的技術(shù)參數(shù)如下：工作質(zhì)量5850kg，鏟斗容量0.21m3，發(fā)動(dòng)機(jī)40(Net)/2000kW/rpm；泵流量144L/min，工作壓力24.5MPa。

2.2 匹配計(jì)算

這里，0%hyd代表未使用工作狀態(tài)；50%hyd表示使用工作裝置，液壓泵50%排油的狀態(tài)；100%hyd則表示使用工作裝置，液壓泵設(shè)定壓力的狀態(tài)。

計(jì)算泵的扭矩消耗，結(jié)果如表1所示。

計(jì)算泵的吸收扭矩，結(jié)果如表2所示。

工作泵可用的扭矩如圖1所示。

如表1、表2和圖1所示，0%hyd扭矩消耗很少；50%hyd和100%hyd消耗扭矩比較多；與可用扭矩趨勢(shì)一致。

圖1 工作泵可用的扭矩

表1 泵的扭矩消耗表2 泵的吸收扭矩

Engine(Net) 0%hyd N·m 50%hyd N·m 100%hyd N·m Ne(rpm) kW T(N·m) Ne(rpm) N·m(消耗) N·m(可用) Ne(rpm) N·m(消耗) N·m(可用) Ne(rpm) N·m(消耗) N·m(可用) 1000 22 210 1000 7.5 202.55 1000 197.5 12.63 1000 210 0 1200 27.5 218.8 1200 6.3 212.56 1200 164.6 54.29 1200 178.14 40.7 1400 32.5 221.7 1400 5.4 216.3 1400 141.0 80.64 1400 152.69 68.99 1600 36 214.9 1600 4.7 210.15 1600 123.4 91.45 1600 133.61 81.25 1800 39.5 209.6 1800 4.2 205.37 1800 109.7 99.86 1800 118.76 90.79 2000 40 191.0 2000 3.8 187.22 2000 98.73 92.26 2000 106.88 84.1 2220 0 0 2217 3.4 0 2133 0 0 2132 0 0

表3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)情況一覽表

由于本液壓系統(tǒng)是負(fù)載敏感系統(tǒng)，所以系統(tǒng)損耗比較大。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

4 可優(yōu)化點(diǎn)

綜上所述，可優(yōu)化的方面主要包括：第一，更改新的動(dòng)臂閥芯，加快動(dòng)臂下降的速度；第二，更改回轉(zhuǎn)閥芯，匹配新的動(dòng)臂閥芯與回轉(zhuǎn)；第三，更改新的斗桿閥芯，加快斗桿打開(kāi)速度。以上閥芯變更后效率增加，可降低系統(tǒng)功率，進(jìn)而降低系統(tǒng)油耗，如圖1中50%hyd和100%hyd曲線(xiàn)的同步上移。

5 優(yōu)化后的測(cè)試數(shù)據(jù)

進(jìn)行優(yōu)化后，獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 效率與油耗測(cè)試的結(jié)果

低速和中速工作速度提升9%以上，油耗相對(duì)作業(yè)量略微下降，效率達(dá)到合理優(yōu)化。

6 結(jié)論

本文研究只列出來(lái)三個(gè)階段：功率匹配的扭矩消耗，可以使用多少扭矩，可以做多少工作量，消耗多少燃油。測(cè)試研究表明：（1）泵容積效率和扭矩效率越高，扭矩?fù)p失越??；（2）液壓管路的壓力損失越小，扭矩?fù)p失越??；（3）主閥和控制先導(dǎo)的協(xié)調(diào)性越好，扭矩?fù)p失越小，效率越高；（4）不同廠家液壓系統(tǒng)特點(diǎn)不同，扭矩的吸收與損耗也不同。

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Research on Power Matching and Efficiency Control Technology of Hydraulic Excavator

CHEN Pengfei
(Xia men Xiamen Machinery Limited by Share Ltd, Xiamen 361023)

The control of hydraulic excavator energy-saving, matching the local change of pump power and engine control for each file in common condition, at the same time, along with the changes of the external load power excavator. According to the power load sensing hydraulic system, and the control strategy to match the theoretical calculation and test data analysis mainly includes the analysis of theoretical calculation and prototype test data and charts. In addition, the hydraulic excavator power matching and efficiency control objectives: to solve the dynamic load, variable pump, diesel engine three, the excavator achieved high efficiency and energy saving performance at work.

torque, absorption, experiment, test data