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1.1.1 國(guó)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)
8 n" h0 d' u7 Q( i- P 從20世紀(jì)60年代液壓傳動(dòng)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用在挖掘機(jī)上至今,，挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)成熟的階段…。近幾年來(lái),，隨著液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴(kuò)大，世界上著名的挖掘機(jī)生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術(shù)，來(lái)提高自己挖掘機(jī)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，主要表現(xiàn)在五個(gè)方面;①液壓系統(tǒng)逐漸從開(kāi)式系統(tǒng)向閉式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變;②系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為研究的重點(diǎn);③系統(tǒng)的高壓化和高可靠性發(fā)展趨勢(shì)日益凸顯;④系統(tǒng)的操縱特性上升到很重要的地位;⑤液壓系統(tǒng)與電子控制的結(jié)合成為潮流,。
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' m' @- A* c- q, b( T. |" z) ~(1)從開(kāi)式液壓系統(tǒng)向閉式液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變 8 x2 B# A% j6 _4 {
日本小松(KAMATSU)公司90年代以前一直致力開(kāi)發(fā)開(kāi)式負(fù)載敏感系統(tǒng)(OLSS)，用以降低液壓系統(tǒng)的損耗,。開(kāi)式液壓系統(tǒng)采用三位六通閥,，其特點(diǎn)是有兩條供油路，其中一條是直通供油路,，另一條是并聯(lián)供油路,。由于這種油路調(diào)速方式是進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速同時(shí)起作用,，其調(diào)速特性受負(fù)載壓力和油泵流量的影響,，因此這種系統(tǒng)的操縱性能、調(diào)速性能和微調(diào)性能差,。另外,，當(dāng)液壓元件一起復(fù)合動(dòng)作時(shí)，相互干擾大,，使得復(fù)合動(dòng)作操縱非常困難,。這是開(kāi)式系統(tǒng)的大缺點(diǎn)。挖掘機(jī)作業(yè)工程中要求對(duì)液壓元件能很好地控制其運(yùn)動(dòng)速度和進(jìn)行微調(diào),，而且在多種工況下要求多個(gè)執(zhí)行元件完成復(fù)合動(dòng)作,，而長(zhǎng)期以來(lái)使用的開(kāi)式液壓系統(tǒng)無(wú)法滿足挖掘機(jī)的調(diào)速和復(fù)合動(dòng)作的要求。近年來(lái)在國(guó)外的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了閉式負(fù)載敏感系統(tǒng)(CLSS),。它可以采用一個(gè)油泵同時(shí)向所有液壓元件供油,，每一個(gè)液壓元件的運(yùn)動(dòng)速度只與操縱閥的閥桿行程有關(guān)，與負(fù)載壓力無(wú)關(guān),，泵的流量按需提供,，而且多個(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)相互之間干擾小，因此操縱性好是閉式液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn),。這種系統(tǒng)非常符合挖掘機(jī)操作的要求,，它操縱簡(jiǎn)單，對(duì)司機(jī)的操縱技巧要求低,，在國(guó)際上已經(jīng)獲得較廣泛的使用,，是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。目前日本小松公司已經(jīng)把大量挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)從開(kāi)式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)了。+ p3 T% R: r2 _1 M( f" J
6 v. `6 }: h8 z(2)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用 N3 m0 }( l/ b9 N- A: V" A& q
目前液壓挖掘機(jī)上典型的節(jié)能技術(shù)基本上有兩種,。即負(fù)載敏感技術(shù)和負(fù)流量控制技術(shù),，目前液壓挖掘機(jī)都選用其中一種控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求。負(fù)載敏感技術(shù)是一種利用泵的出1：3壓力與負(fù)載壓力差值的變化而使系統(tǒng)流量隨之相應(yīng)變化的技術(shù),。德國(guó)曼內(nèi)斯(Mannesmann)公司研制的一種負(fù)載傳感系統(tǒng),，將其安裝在液壓系統(tǒng)中，可以控制一個(gè)或幾個(gè)液壓作用元件,，而與對(duì)其施加的載荷無(wú)關(guān),。該系統(tǒng)不僅易于操縱，而且微動(dòng)控制特性很好,。其最大的特點(diǎn)就是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求對(duì)油泵進(jìn)行控制,，從而實(shí)現(xiàn)在按需供流的同時(shí)，使調(diào)速節(jié)流損失控制在很小的固定值,，從而達(dá)到節(jié)能的目的,。負(fù)流量控制技術(shù)是通過(guò)位于主控制閥后面的節(jié)流閥建立的壓力對(duì)主泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。目前以韓國(guó)現(xiàn)代(HYUNDAI),、日本小松(KOMATSU)和日本日立(HITACHI)為代表的許多國(guó)外著名品牌的挖掘機(jī)生產(chǎn)商都在自己的挖掘機(jī)液壓統(tǒng)中使用了負(fù)流量控制技術(shù),。這種控制技術(shù)具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快,、可靠性和維修性好等特點(diǎn),，但在起始點(diǎn)為重負(fù)荷下作業(yè)時(shí)，因流量與負(fù)載有關(guān),，所以可控制性較羞,。
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(3)提高負(fù)載能力和可靠性! |, ~; N" s" o! F) I% t
為了提高挖掘機(jī)的負(fù)載能力，直接的方法是提高其液壓系統(tǒng)工作壓力,、流量和功率,。目前，國(guó)際上先進(jìn)的挖掘機(jī)產(chǎn)品的額定壓力大都在30MPa以上,，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步,，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術(shù)方向發(fā)展的趨勢(shì);流量通常在每分鐘數(shù)百升：功率在數(shù)百千瓦以上。如德國(guó)O&K制造的目前世界上首臺(tái)最大的RH400型全液壓挖掘機(jī),，鏟斗容量達(dá)42m3,，液壓油源為18臺(tái)變量軸向柱塞泵，總流量高達(dá)10200L/min：原動(dòng)機(jī)為2臺(tái)QSK60柴油發(fā)動(dòng)機(jī),，總功率高達(dá)2014kW,。由于液壓挖掘機(jī)經(jīng)常在較惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，其各個(gè)功能部件都會(huì)受到惡劣環(huán)境的影響.系統(tǒng)的可靠性日益受到重視,。美,、英,、日等國(guó)家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無(wú)限壽命設(shè)計(jì)理論和方法,，并將疲勞損傷累積理論,、斷裂力學(xué)、有限元法,、優(yōu)化設(shè)計(jì),、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)強(qiáng)度研究方面,，不斷提高設(shè)備的可靠性,。美國(guó)提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序,，研制了可靠性信息處理系統(tǒng),，使液壓挖掘機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%～95%，使用壽命超過(guò)l萬(wàn)小時(shí),。+ z2 k3 ]1 |4 i+ j
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(4)重視操縱特性
8 ?& z9 Y2 W( U) N 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的操縱特性越來(lái)越受到重視,。目前國(guó)際上迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式,，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱,、氣壓操縱、液壓伺服操作和電氣控制,、無(wú)線電遙控,、電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制,。各種高新技術(shù)的應(yīng)用,，使得挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱特性大大提高。2 Q1 g% C& y {" b/ ~ g1 u* v
- c$ w! F& x4 }(5)液壓系統(tǒng)與電子控制的結(jié)合
( y B" G1 c4 H: t- t+ { 電子一液壓集成控制成為當(dāng)前主要研究目標(biāo)電子控制技術(shù)與液壓控制技術(shù)相結(jié)合的電子一液壓集成控制技術(shù)近年來(lái)獲得了巨大發(fā)展,，特別是傳感器,、計(jì)算機(jī)和檢測(cè)儀表的應(yīng)用，使液壓技術(shù)和電子控制有機(jī)結(jié)合,，開(kāi)發(fā)和研制出了許多新型電液自動(dòng)控制系統(tǒng),，提高了挖掘機(jī)的自動(dòng)化程度，推動(dòng)著挖掘機(jī)的迅猛發(fā)展,。目前國(guó)外先進(jìn)品牌的挖掘機(jī)在電液聯(lián)合控制方面的研究已趨成熟,。美國(guó)林肯～貝爾特公司新C系列LS一5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量,，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi),。日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五種新型號(hào)挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)算機(jī)輔助的功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng),，減少燃油,、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗,，并延長(zhǎng)了零部件的使用壽命。
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! E+ k/ J$ c7 y5 e+ s1.1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì), _$ t: d4 a8 V. s8 U( w
從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看,，我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)整體發(fā)展水平較國(guó)外緩慢,，在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的理論還比較薄弱。國(guó)內(nèi)大部分挖掘機(jī)企業(yè)在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)方面的研究具有一定基礎(chǔ),，但由于采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)產(chǎn)品在性能,、質(zhì)量、作業(yè)效率,、可靠性等方面均較差,，因此采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上基本失去了競(jìng)爭(zhēng)力，取而代之的是采用各種高新技術(shù)的國(guó)外挖掘機(jī)產(chǎn)品,。先進(jìn)的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)都被國(guó)際上一流的生產(chǎn)企業(yè)壟斷,，國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的研究幾乎是空白，這樣國(guó)內(nèi)的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家就無(wú)法獨(dú)立制造出性能優(yōu)異的挖掘機(jī),，絕大部分的市場(chǎng)份額都被國(guó)外各種品牌的挖掘機(jī)所占據(jù),。以20t級(jí)的中型液壓挖掘機(jī)為例，國(guó)產(chǎn)20t級(jí)挖掘機(jī)大多數(shù)是歐洲80年代初的技術(shù),，同90年代初以來(lái)在國(guó)內(nèi)形成批量的日本小松,、日立、神鋼以及韓國(guó)大宇,、現(xiàn)代等機(jī)型相比,，其主要差距柴油機(jī)功率偏低，液壓系統(tǒng)流量偏小,，液壓系統(tǒng)特性差,，導(dǎo)致平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度低，行走速度低,，各種性能參數(shù)均偏小,，整機(jī)性能和作業(yè)效率較國(guó)外偏低。國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)的趨勢(shì)必然是以技術(shù)研發(fā)為主,，放棄傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)挖掘機(jī),，迅速提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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發(fā)表于 2017-3-30 08:49:03
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