和建筑施工现代化生产的需要,液压挖掘机需要大幅度的技术进步,技术创新是液压挖掘机行业所面临的新挑战。
在技术方面,挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计,所以对其液压系统的分析研究具有十分重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状及发展动态1.2.1 国外研究状况及发展动态 从20世纪60年代液压传动技术开始应用在挖掘机上至今,挖掘机液压系统己经发展到了相当成熟的阶段。
目前国际上先进的挖掘机产品的额定压力大都在30MPa以上,并且随着材料科学技术的进步,有朝着更高的压力甚至采用超高压液压技术方向发展的趋势;流量通常在每分钟数百升;功率在数百千瓦以上。
如德国OrenstteinampKoppe制造的目前世界上首台最大的RH40。
型全液压挖掘机,铲斗容量达42m3液压油源为18台变量轴向柱塞泵,总流量高达10200L/min,原动机为2台QSK60柴油发动机,总功率高达2014kW由于液压挖掘机经常在较恶劣环境下持续工作,其各个功能部件都会受到恶劣环境的影响.系统的可靠性日益受到重视。
美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论,以替代传统的无限寿命设计理论和方法,并将疲劳损伤累积理论断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机强度研究方面,不断提高设备的可靠性。
美国提出了考核动强度的动态设计分析方法。
日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序,研制了可靠性信息处理系统使液压挖掘机的运转率达到85-95,使用寿命超过1万小时。
近几年来,随着液压挖掘机产量的提高和使用范围的扩大,世界上著名的挖掘机生产商纷纷采用各种高新技术,来提高自己挖掘机在国际上的竞争力,主要表现在五个方面: 1液压系统逐渐从开式系统的转变2系统的节能技术成为研究的重点 3系统的高压化和高可靠性发展趋势日益凸显 4系统的操纵 4特性上升到很重要的地位5液压系统与电子控制的结合成为潮流 。
1 开式向闭式液压系统的转变 采用三位六通阀,其特点是有两条供油路,其中一条是直通供油路,另一条是并联供油路。
由于这种油路调速方式是进油节流调速和旁路节流调速同时起作用,其调速特性受负载压力和油泵流量的影响,因此这种系统的操纵性能、调速性能和微调性能差。
另外,当液压作用元件一起复合动作时,相互干扰大,使得复合动作操纵非常困难。
由于挖掘机作业工程中要求对液压元件能很好地控制其运动速度和进行微调,而且在其工作的许多工况下要求多个执行元件完成复合动作,而长期以来使用的开式液压系统无法满足挖掘机的调速和复合动作的要求。
近年来在国外的挖掘机液压系统中出现了闭式负载敏感系统CLSS。
它可以采用一个油泵同时向所有液压作用元件供油,每一个液压作用元件的运动速度只与操纵阀的阀杆行程有关,与负载压力无关,泵的流量按需提供,而且多个液压作用元件同时动作时相互之间干扰小,因此操纵性好是闭式液压系统的主要特点。
这种系统非常符合挖掘机操作的要求,它操纵简单,对司机的操纵技巧要求低,在国际上己经获得较广泛的使用,是挖掘机液压系统的发展趋势。
目前日本小松公司已经把大量挖掘机液压系统从开式系统改为闭式系统了。
2 节能技术的应用 目前液压挖掘机上典型的节能技术基本上有两种。
即负载敏感技术和负流量控制技术,目前液压挖掘机都选用其中一种控制技术来实现节能要求。
负载敏感技术是一种利用泵的出口压力与负载压力差值的变化而使系统流量随之相应变化的技术。
德国曼内斯曼Mannesmann公司研制的一种负载传感系统,将其安装在液压系统中,可以控制一个或几个液压作用元件,而与对其施加的载荷无关。
该系统不仅易于操纵,而且微动控制特性很好。
其最大的特点就是可以根据负载大小和调速要求对油泵进行控制,从而实现在按需供流的同时,使调速节流损失△P控制在很小的固定值,从而达到节能的目的lzs.e57负流量控制技术是通过位于主控制阀后面的节流阀建立的压力对主泵的排量进行调节的技术。
日前以韩国现代HYUNDAI、日本小松KOMATSU和日本日立HITACHI为代表的许多国外著名品牌的挖掘机生产商都在自己的挖掘机液压系统中使用了负流量控制技术