??? 3.液壓挖掘機(jī)的功率匹配節(jié)能控制方案研究
? ? 液壓挖掘機(jī)功率匹配的節(jié)能控制的整體控制方案需要將柴油機(jī)與液壓泵之間、液壓泵與液壓系統(tǒng)之間、液壓系統(tǒng)與負(fù)載部分之間的能量損耗全部考慮在內(nèi)，只有這樣才能達(dá)到有效節(jié)省能耗的目的。只有找到燃油功率的最經(jīng)濟(jì)工作曲線，才能確定液壓挖掘機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等量的最佳值，下面本文將具體來分析。
? ? 3.1總體方案設(shè)計(jì)。整體方案設(shè)計(jì)的最終控制目標(biāo)是控制柴油機(jī)的整體運(yùn)行狀態(tài)與液壓泵的輸出功率，保障柴油機(jī)始終能夠在外特性最佳油耗曲線附近工作。具體策略主要從兩個(gè)方面來設(shè)計(jì)。首先，改善柴油機(jī)與液壓泵之間的適應(yīng)性，根據(jù)液壓泵的負(fù)載信號反饋，通過電控系統(tǒng)調(diào)節(jié)液壓泵功率與柴油機(jī)輸出功率全功率匹配，減少柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的波動，在提高工作效率的同時(shí)，也節(jié)省了能耗；其次，采用電液伺服控制技術(shù)，達(dá)到準(zhǔn)確、快速調(diào)節(jié)速度的目的并在液壓泵與負(fù)載環(huán)節(jié)之間采用閥控液壓系統(tǒng)。通過這兩個(gè)方面的改進(jìn)，從而達(dá)到提升負(fù)荷工況下的動力性與燃料經(jīng)濟(jì)性的目的，提升液壓挖掘機(jī)節(jié)能性的改進(jìn)。
? ? 3.2工作模式選擇。為了適應(yīng)挖掘機(jī)負(fù)載變化過于頻繁的情況，往往需要引進(jìn)分工況控制技術(shù)，以適應(yīng)不同的工況和作業(yè)要求。分工況控制的具體實(shí)施辦法主要是依據(jù)實(shí)際的工作狀況選擇適用的動力模式，并依據(jù)動力模式來科學(xué)設(shè)置油門位置，然后找到相應(yīng)的動力模式下的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵控制特性。液壓挖掘機(jī)的動力模式主要有四大類：重負(fù)荷挖掘模式(H模式)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式(S模式)、輕載作業(yè)模式(F模式)、怠速模式(L模式)。依次與之相對應(yīng)的發(fā)動機(jī)油門位置分別是100％、85％、70％和50%。
? ? 3.3自動怠速控制。挖掘機(jī)作業(yè)過程中，短暫停止操作時(shí)，發(fā)動機(jī)自動處于怠速狀態(tài)以節(jié)省燃油。采用自動怠速后，替代了高怠速工況，通過簡單計(jì)算可知，油耗可下降6.8％。自動怠速是由操縱閥操縱連動控制的，過去操縱閥一操縱發(fā)動機(jī)就一下子恢復(fù)高速，現(xiàn)已采用操縱閥手柄操縱量與發(fā)動機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)速連動，這樣在微動操縱時(shí)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升，防止不必要使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一下子升得過高，可進(jìn)一步節(jié)能。
? ??4.液壓挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議
? ? 4.1改進(jìn)液壓系統(tǒng)以提高節(jié)能效果。對液壓系統(tǒng)的改進(jìn)主要是從液壓系統(tǒng)的工作元件以及工作環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)。首先，由定量泵改為變量泵，并采用壓力感應(yīng)恒功率控制裝置，來節(jié)能耗能；其次，為了提升柴油機(jī)的功率利用率，將節(jié)流調(diào)速轉(zhuǎn)變?yōu)槿莘e調(diào)速，液壓泵輸出的油液直接進(jìn)入執(zhí)行元件，沒有溢流損失和節(jié)流損失，且工作壓力隨負(fù)載變化而變化，因此效率高，發(fā)熱少，可以有效提升柴油機(jī)工效，節(jié)省能耗；最后，將中心開式系統(tǒng)改為中心閉式系統(tǒng)，并通過負(fù)流量或者正流量控制的方式與中心系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)負(fù)載傳感壓力補(bǔ)償控制，使得液壓泵在中位時(shí)以低壓小流量工作，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。
? ? 4.2能量再生和回收利用。在液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程中，位能和動能的損失過大，為此，應(yīng)當(dāng)考慮能量的再回收和利用。通過在工作裝置中設(shè)置再生回路，實(shí)現(xiàn)回油再利用，提高了工作裝置的作業(yè)速度，改善了復(fù)合操縱性能和使液壓系統(tǒng)的能耗降低，效率提高。
? ? 4.3柴油機(jī)和液壓泵的綜合控制。對柴油機(jī)和液壓泵的綜合控制主要是從三個(gè)方面來改進(jìn)。首先是實(shí)現(xiàn)二者之間的最佳功率匹配，改變傳統(tǒng)液壓泵功率小于柴油機(jī)功率的利用現(xiàn)狀，通過引進(jìn)轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制裝置來充分利用柴油機(jī)的工作效率，既提升效率又節(jié)省能耗。二是實(shí)行分工況控制，通過選用不同的動力模式來決定柴油機(jī)油門位置、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，找到不同工況的最佳平衡點(diǎn)，節(jié)能提速。最后是控制發(fā)動機(jī)和液壓泵在聯(lián)合工作最高效率點(diǎn)上工作，通過柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量來確定工作裝置的工作速度，及時(shí)改變柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，使其能夠穩(wěn)定運(yùn)行在高效率的工況點(diǎn)上，從而提升動力系統(tǒng)的工作性能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
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? ? 液壓挖掘機(jī)作為一種重要的工程機(jī)械，在現(xiàn)代化施工工程中占據(jù)著舉足輕重的地位。如今各大企業(yè)已與各高校聯(lián)合，紛紛投入大量資金，對液壓挖掘機(jī)功率匹配的節(jié)能控制技術(shù)展開研究。通過上述本文的探討，筆者主要從挖掘機(jī)的主要功率損失、國內(nèi)液壓挖掘機(jī)節(jié)能控制采用的技術(shù)狀況、液壓挖掘機(jī)的功率匹配節(jié)能控制方案研究、液壓挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議四個(gè)方面展開了詳盡的介紹，以期能夠改善液壓挖掘機(jī)的節(jié)能控制現(xiàn)狀，促進(jìn)液壓挖掘機(jī)機(jī)電一體化節(jié)能控制技術(shù)的顯著發(fā)展和進(jìn)步。
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