液压挖掘机功率匹配与效率控制技术研究

陈鹏飞

（厦门厦工机械股份有限公司，厦门 361023）

液压挖掘机功率匹配与效率控制技术研究

陈鹏飞

（厦门厦工机械股份有限公司，厦门 361023）

液压挖掘机节能控制中，常用工况下每一档工作控制泵与发动机的局部功率匹配变化，同时挖掘机功率随着外界负载变化。针对负载敏感液压系统的全功率匹配，本文的控制策略对匹配的理论计算和测试数据分析主要包括理论计算及图表与样机测试数据分析。此外，液压挖掘机功率匹配与效率控制的目标：解决负载、变量泵、柴油机三者的动态匹配问题，使挖掘机在工作时达到高效、节能的性能指标。

扭矩 吸收 实验 测试 数据

1 功率匹配与效率控制影响因素

不同发动机转速下的影响因素包括：发动机净功率曲线，泵PQ（0%hyd）曲线，泵PQ（50%hyd）曲线，泵PQ（100%hyd）曲线和液压系统损耗。

2 液压挖掘机功率匹配方案

2.1 主要技术参数

主要的技术参数如下：工作质量5850kg，铲斗容量0.21m3，发动机40(Net)/2000kW/rpm；泵流量144L/min，工作压力24.5MPa。

2.2 匹配计算

这里，0%hyd代表未使用工作状态；50%hyd表示使用工作装置，液压泵50%排油的状态；100%hyd则表示使用工作装置，液压泵设定压力的状态。

计算泵的扭矩消耗，结果如表1所示。

计算泵的吸收扭矩，结果如表2所示。

工作泵可用的扭矩如图1所示。

如表1、表2和图1所示，0%hyd扭矩消耗很少；50%hyd和100%hyd消耗扭矩比较多；与可用扭矩趋势一致。

图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 实验测试数据情况一览表

由于本液压系统是负载敏感系统，所以系统损耗比较大。

3 实验测试数据

通过实验，获得的测试数据如表3所示。

4 可优化点

综上所述，可优化的方面主要包括：第一，更改新的动臂阀芯，加快动臂下降的速度；第二，更改回转阀芯，匹配新的动臂阀芯与回转；第三，更改新的斗杆阀芯，加快斗杆打开速度。以上阀芯变更后效率增加，可降低系统功率，进而降低系统油耗，如图1中50%hyd和100%hyd曲线的同步上移。

5 优化后的测试数据

进行优化后，获得的测试数据如表4所示。

表4 效率与油耗测试的结果

低速和中速工作速度提升9%以上，油耗相对作业量略微下降，效率达到合理优化。

6 结论

本文研究只列出来三个阶段：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。测试研究表明：（1）泵容积效率和扭矩效率越高，扭矩损失越小；（2）液压管路的压力损失越小，扭矩损失越小；（3）主阀和控制先导的协调性越好，扭矩损失越小，效率越高；（4）不同厂家液压系统特点不同，扭矩的吸收与损耗也不同。

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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