２０１５年第１期 （总第２５１期） 黑龙江交通科技 Ｈ ＥＩＬＯＮＧＪｌＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＯ Ｎｏ．１，２０１５ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２５１） 液压挖掘机节能技术综述 毛欣 （黑龙江省交通科学研究所） 摘要：液压挖掘机在道路施工、地基挖掘、矿山生产中有着广泛地应用，液压挖掘机的高效率、节能化运行 优势与具体的建设实际，会出现生产、施工、建设效率与质量的大幅度提升。本研究以液压挖掘机施工应用 的节能目标为中心，对液压挖掘机的具体工程应用展开了研讨，在分析液压挖掘机的基本结构和系统特点的 基础上，提供了挖掘机节能应用的模式控制和状态控制的思路，提出了利用二次元件、能量循环、阀芯控制等 技术实现节能运行的方法。 关键词：液压挖掘机；节能技术；模式控制；状态控制；二次元件；能量循环；阀芯控制 中图分类号：Ｕ４１５．５ １前言 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１５）０１—０１７１—０１ 的运行和油量消耗有着主动的控制。在液压挖掘机的运行 液压挖掘机是各类工程建设中常见的机械种类，在道路、 中要注意对变量泵的控制，根据节流元件反映出的数据，从 矿山、市政等各项施工和建设中占据着基础性机械的地位，液压 发动机入口油料压力对发动机液压泵排量的控制实现对油 从而控制液压挖掘机发动机的油耗稳定在 挖掘机具有体量大、工作性好、效率高的优势，使得工程施工中 量的行反向调节，得到了广泛地应用。液压挖掘机在传统的工程应用中存在能耗 合理的水平，并通过旁通回油流量管理使整个系统回油功率 过大的问题，不但会造成液压挖掘机施工成本的增加，而且也会 的损失保持在恒定的数值范围内，做到对流量消耗的全面管 降低整体工程的效率。应该从液压挖掘机的基本特点认知出 理与控制。发，探寻液压挖掘机实现节能运行的模式和方法，利用二次元件 ４液压挖掘机节能技术应用的要点 技术、能量回收循环技术、阀芯控制技术等先进手段，提高液压 液压挖掘机节能是运用液压挖掘机和工程建设的长期 挖掘机的节能效果和工作效率，确保液压挖掘机在各类生产和 任务，也是实现环保、节能工程施工的基础，应该在结合液压 施工中的高效化、节能化的应用。 挖掘机结构与系统特点的基础上，立足于液压挖掘机工程实 ’际应用的控制方法和基础，从具体应用中做到对液压挖掘机 ２液压挖掘机的特点 ２．１ 液压挖掘机的结构特点 节能化目标实现的保障，当前应该从如下一些技术来实现液 液压挖掘机是挖掘机的主要种类，其主要结构和功能部 分由液压系统组成，利用帕斯卡原理通过油泵、缸体、马达、 压挖掘机的节能运行。 阀门的组合，做到对挖掘机动力部分和工作部分的有效组 合，在结构上构成挖掘施工的主要功能部分，实现在施工中 对土方、原材料、矿石、煤炭的挖掘。 ２．２液压挖掘机的系统特点 ４．１ 二次元件技术的节能应用 二次元件技术的主旨是通过二次调节液压挖掘机的液 液压挖掘机系统由动力系统、液压系统、传动系统、行走 系统组成，各系统采用不连续的策略进行组合，通过对挖掘 机位置的改变和挖掘机状态的调整实现挖掘操作。由于系 统间的配合存在一定的消耗，液压挖掘机的运行中会在系统 上表现出能耗和无功损失，形成液压挖掘机工作中的能量浪 费，这是液压挖掘机工作中必然产生的客观现象。 ３液压挖掘机节能应用的控制方法 ３．１ 液压挖掘机节能的模式控制 压传统系统，做到对液压挖掘机传动能耗的控制。二次元技 术是通过压力偶系统，以二次元件对闭环内部和油量采用调 节、控制的措施，以达到对传动系统运行的高精度控制，从而 降低液压挖掘机运行中速度调整、转矩调整、状态调整中能 量的消耗，以此来提高液压挖掘机的节能效果。二次调节静 液传动系统可将多个负载相互地并联在一个恒压网络 上，并可分别对各负载端二次元件进行互不相关的闭环反馈 控制，来实现转角、转速、转矩及功率的控制。对挖掘机恒压 网络二次调节液压系统进行了研究，并与传统挖掘机液压系 统能耗进行了对比分析，结果表明基于恒压网络二次调节技 术的液压挖掘机具有较好的节能效果。由于二次调节静液 要从液压挖掘机的工作种类出发，对不同的工况进行模 式上的划分，重点对液压挖掘机的挖掘操作、破碎操作、行走 和搬运操作进行种类划分和科学归类，确定相关模式下液压 挖掘机节能运行的方法，在提高液压挖掘机工作效率的同 时，做到对液压挖掘机能源消耗的全面控制。 ３．２液压挖掘机节能的状态控制 在液压挖掘机实际工程运行中会出现轻载、怠速、空载 和减速等情况，如果在这些情况下依然采用大输出模式，将 会使液压挖掘机的能耗迅速增加。应该针对各类空载和低 传动技术具有很多优点，并且其理论研究不断深入，二次调 节静液传动系统得到了迅速的发展，目前已在很多领域得到 广泛应用。但是，用于二次调节静液传动系统的液压元件成 本较高，使其在短时间内还不能代替传统的静液传动技术。 ４．２能量回收技术的节能应用 负荷状态进行液压挖掘机输出的调整，降低这些情况下燃油 的消耗，在控制液压挖掘机能量浪费的同时，确保液压挖掘 机能源利用率的提升。 ３．３液压挖掘机节能的流量控制 变量泵是液压挖掘机调节不同负载水平油量消耗的重 要期间，对液压挖掘机在不同环境、不同工作模式、不同负荷 收稿日期：２０１４—０９—１５ 液压挖掘机整体质量大，工作平台、回转平台以及工作 装置的惯性大，特别是液压挖掘机铲斗、动臂的运行过程中， 想要打破静止和运行的状态需要大量的能耗，如果没有能量 的回收体系，很多能量职能转化为热能而消耗，并会造成液 压系统高温损伤和动力系统设备伤害，影响液压挖掘机的节 能目标与使用性能。应该在液压挖掘机系统中应用能量回 收子系统，通过能量储存元件对液压挖掘机的惯性和能量进 行必要的回收，进而在后续的操作中加以理应，这会提高能 源的利用效率，同时也做到对液压挖掘机主要设备的稳定维 （下转第１７３页） ・１７１・
