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1、#108#5机床与液压620041No15挖掘机液压系统及功率损失分析唐伯尧,李加文,李从心(上海交通大学国家模具CAD工程研究中心,上海200030)摘要:液压挖掘机是典型的重型工程机械,其液压系统的优劣对整机性能有举足轻重的作用。本文详细阐明了常见挖掘机液压系统的组成、类型以及流量、功率特性;对引起液压系统功率损失的因素进行了较充分的分析,为液压挖掘机的节能控制提供了依据。关键词:流量;功率损失;节能控制;液压挖掘机中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1001-3881(2004)5-108-2TheAnalysisofPowe
2、rLossofExcavatorHydraulicSystemTANGBo-yao,LIJia-wen,LICong-xin(StateMouldCADResearchCenter,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Hydraulicexcavatorisakindofheavyconstructionequipment.Itisveryimportantforthequalityofexcavatorhy-draulicsystem.Inthepaperthek
3、indsofhydraulicsystemofexcavatorandtheircharacteristicsoffluxandpowerweredescribedindetail;Thefactorsofcausingpowerlossofhydraulicsystemwereanalysed.Keywords:Flux;Powerloss;Energysavingcontrols;Hydraulicexcavator1挖掘机液压系统的组成、类型和特性需求,定量系统的发动机要根据最大外负荷和作业速挖掘机液压系统经历了相当长的一段发展过程。度
4、来确定。一般情况下,单泵定量系统的平均负荷为到目前为止,挖掘机液压系统主要由主液压回路和先最大负荷的60%左右,所以该系统发动机的功率平[1]导液压回路两部分组成,如均只用了60%左右。当挖掘机各工作机构因作业需图1所示。在主液压回路中,求要变速时,经常需要依靠阀的节流调节来达到,结多路阀用来控制液压泵输出果发热量大,浪费严重。到液压执行机构中的流量,112挖掘机变量液压系统多路阀本身则受先导回路中变量液压系统的流量、功率特性如图3。的先导阀控制。根据液压泵的类别[2],挖掘机液压系统图1液压系统组成一般被分为定量系统和变量系统两类。其中变量
5、系统得到普遍采用。111挖掘机定量液压系统定量液压系统主要用在小吨位的挖掘机(<13图3变量液压系统的流量-压力、功率特性吨),该液压系统多用外啮合齿轮液压泵,工作压力该系统的压力p和流量Q的变化如ABCD线段为16MPa左右,国外也有用双作用叶片液压泵作为所示,其中AB直线段由系统安全阀的调定压力决动力元件。定量液压系统的流量、功率特性如图2。定,CD段由变量液压泵最大摆角限定,BC曲线为恒功率特性曲线(对应图3(b)EF线)在此范围内压力p和流量Q的乘积理论上为常数。因此,变量系统具有:(1)作业速度与作业力间可以自动调节,外负荷小时,可
6、以减小作业力,增大作业速度;外负荷大时,可以降低作业速度,增大作业力;(2)变量液图2定量液压系统的流量-压力、功率特性压泵经常在满负荷状态工作,发动机功率利用比较充定量液压系统在中小型挖掘机应用的原因是:分,通过容积变量可实现(1)定量泵结构简单,价格低,工作可靠;(2)由于无级调速,此性能在挖掘机泵经常在非满负荷下工作,泵的寿命较长;(3)由于中被广泛采用。流量固定,执行元件的速度稳定,工作装置的轨迹易113挖掘机两种液压系控制,因此开挖面好。统功率利用比较在定量系统中,由于流量固定,不能在负荷发生由于定量液压系统的变化时使流量作相应变化
7、(见图2),负荷小时不能发动机功率要按最大外负图4流量、功率特性比较提高作业速度,功率得不到充分利用。为了满足作业荷来定,而变量液压系统的功率决定于平均负荷,当5机床与液压620041No15#109#作业速度相同时,同等级挖掘机采用定量液压系统所功率损失,它等于发动机的额定功率。挖掘机在工作需功率约为变量液压系统的113~114倍,且变量液中,由于工况的复杂性,经常处于过载状态,因系统压系统在变量范围内理论上可得到100%的功率利溢流而产生的功率损失就相当可观了。用。两种液压系统特性对比如图4。这就是变量系统除过载产生的溢流损失得到普遍采用
8、的原因。外,系统中还存在其他形式的2挖掘机液压系统功率损失[3]溢流损失。例如在挖掘机回转马达中,通常都设置平衡阀一般认为,阀控液压系统效率低下,尤其是采用[3](
