液压挖掘机回转系统能耗的实验研究.pdfVIP

2015年4月 韶关学院学报 ·自然科学 Apr．2015 第36卷 第4期 Journal of Shaoguan University·Natural Science Vol_36 No．4 液压挖掘机回转系统能耗的实验研究 刘 锋，黄长征 (韶关学院，物理与机电工程学院，广东韶关512005) 摘要：对于中大型液压挖掘机，由于回转平台转动惯量大、回转动作频繁．回转系统能量损失很大．以某23T液压挖 掘机为例，介绍了分析液压系统能耗的一种实验方法，对回转系统的能耗进行实验分析与研究．结果表明：发动机一 液压泵一外负载功率不匹配和换向阀口压力损失严重是造成回转系统能耗大的两个主要原因．在此基础上．以减小 回转系统能耗损失为目的．对回转系统的设计提出优化方案． 关键词：液压挖掘机：回转系统；节能：实验 中图分类号：TH248 文献标识码：A 文章编号：1007-5348(2015)04-0027—05 液压挖掘机作为一种广泛应用于建筑施工行业的工程设备，燃油能量利用率仅为30％左右，能耗 大、发热大是制约其性能提高的关键因素；同时，当今社会的能源短缺也让节能性成为衡量挖掘机性能 的一个重要指标阻]．据统计，液压挖掘机工作过程中，回转系统能量消耗约占整个工作循环的25％～40％， 发热量占液压系统总发热量的30％～40％ ．对回转系统进行能耗分析，提高回转系统能量的利用率至关 重要． 目前，对回转系统节能性的研究主要针对回转制动能量的回收．如日本KOMATSU公司提出混合动力 液压挖掘机技术，以电机代替液压马达驱动回转平台，建立蓄电池储存电压控制技术，实现了制动能量的 回收利用C3-4]．在国内，有学者提出次级调节回转系统的节能原理及在开式回转油路中加蓄能器的方案，但 由于挖掘机工况复杂，负载不确定，回转平台正、反转频繁，这些技术的发展受到一定的限制[5-7]．以某23T 中型液压挖掘机为研究平台，设计实验方案进行能耗分析．并在此基础上，提出优化方案，提高回转系统的 能量利用率． 1 实验设备 1．1实验样机 本实验采用某23T中型液压挖掘机作为实验样机．液压挖掘机是典型的多执行元件工程设备．执行元 件包括：动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、回转马达、行走马达．该液压挖掘机采用开中心节流双泵双回路液 压系统，包括直通供油路、并联供油路两条供油回路，以节流调速的方式实现流量分配[8]．泵l直通供油顺 序为：左行走马达、回转马达、动臂合流、斗杆油缸；泵2直通供油顺序为：右行走马达、铲斗油缸、动臂油 缸、斗杆合流．泵l供油给回转马达的同时，通过动臂合流阀并联供油给动臂油缸，回转(含动臂)液压 系统工作原理简图如图1所示． [收稿日期]2015—03—20 [基金项目]韶关学院2014年度科研项目(韶学院)． [作者简介】刘锋(1986一)，女，湖南郴州人，韶关学院物理与机电工程学院教师，硕士；研究方向：工程机械机电液一体化技术 第4期 刘锋，等：液压挖掘机回转系统能耗的实验研究 ·29· 好工作装置的初始位置，操纵回转控制手柄，使回转换向阀处于全开状态，连续回转两周，立即通过控制手 柄使回转换向阀处于关闭状态．重复两次，测得相关测点的压力、流量和转速信息． (2)回转与动臂油缸复合动作试验：按试验方案接好传感器和液压测试仪．调整好工作装置的初始位 置，使工作斗杆油缸处于最大行程处，铲斗油缸与动臂油缸均处于最小行程处．试验过程中，斗杆油缸和铲 斗油缸保持不动，同时使回转换向阀和动臂换向阀处于全开状态，实现回转90度与动臂油缸提升复合动 作，立即通过控制手柄关闭换向阀．重复两次．测得相关测点的压力、流量和转速信息． (3)为方便对数据进行分析处理，利用配套软件HydroWin下载相关实验数据，利用Hydro Com软件进 行分析处理． 4 实验结果及分析 单独回转试验相关测点的压力、流量及转速曲线如图3所示．图3(a)为泵出口、回转换向阀入口、马达 A口、马达B口的