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  浅谈筑路小型液压挖掘机的技术与设计特点

  目前筑路小型液压挖掘机在迅速的发展,在技术上也在不断成熟。筑路小型液压挖掘机一般是指整机质量在 5t 以下的液压挖掘机,在欧洲、美国、日本、韩国都有一些著名的大企业在生产液压挖掘机,筑路小型液压挖掘机已成为公路建设中的重要产品,因此其产量所占的比例越来越大。在日本其产量达 5 万台左右,欧、美等国家也约有 2 万台左右的产量。

  一 筑路小型液压挖掘机技术特点

  1 体积小、重量轻、功能齐全、转移方便。

  2 技术性能高。现代液压挖掘机的设计制造技术在筑路小型液压挖掘机上得到很好的发挥,机电一体化技术、工业造型技术等得到了广泛应用。工程塑料等新材料、新工艺不断在采用。

  3 结构紧凑。采用全液压传动,多路分配阀卧置于平台内;驾驶室可翻转 30°;整机配重下置,打开发动机罩就完全可对发动机进行维护和一般的维修,不需卸下配重块。
浅谈筑路小型液压挖掘机的技术与设计特点
  4 适用性强。行走机构的履带均采用橡胶履带作为其标准配备,同时可选配钢履带。部分机型底盘上装有液压提升机构,可将筑路小型液压挖掘机平台以上倾斜 15~20°,使挖掘机更适合在斜坡作业。工作装置品种多,一台机有时可配置几种、十几种甚至几十种作业装置;工作装置可左右偏摆,最大的左右均可偏摆90°,这对在狭小场地及道路两旁的施工极有利。带推土装置,可进行推土平地作业,挖掘时,推土板支地,可获得更好的作业稳定性。

  5 操作简便、灵活。由于采用全液压传动,因此操作轻便,包括行走脚踏操纵在内,操纵杆操纵力不大于 40N。

  二 筑路小型液压挖掘机设计特点

  1 液压挖掘机的控制系统分类

  1) 电液比例控制智能化。进入 20 世纪90 年代后,随着计算机技术的发展,电液比例控制更进一步“智能化”,电液比例泵和比例阀的应用日益增多,从而出现了“智能化液压挖掘机”。这种智能化主要体现在以下几个方面。首先,计算机能够自动监测液压系统和柴油机的运行参数,如压力、柴油机转速等,并能根据这些参数自动控制整个挖掘机动力系统运行在高效节能状态。其次,能够完成一些半自动操作,如平地、斜坡的修整等,对司机的熟练程度要求降低,但工作质量却能够得到大幅度提高。第三,能够根据监测到的运行参数进行故障诊断,便于挖掘机的维护。这些功能的出现,使挖掘机性能得以大幅度提高。

  2) 柴油机电喷控制。在传统的机械调速柴油机上,喷油泵的循环供油量、喷油提前角等都受到转速影响,使柴油机性能难以进一步提高。在柴油机上应用电喷控制后,可以使泵的循环供油量和喷油提前角不再受转速的影响,从而使挖掘机能够一直工作在最佳状态,而且加快了响应速度。开发柴油机电喷控制器是提高挖掘机节能性的一个重要环节。

  3) 负荷传感控制将继续发展。负荷传感控制从 20 世纪 70 年代开始兴起,各工程机械液压件生产厂商纷纷推出了一系列有关产品。这种系统具有良好的节能性和操纵性,即使不熟练的司机也能很快适应。比例流量分配阀的出现进一步推动了负荷传感技术在挖掘机上的应用,使挖掘机操纵性进一步提高,解决了西方国家由于熟练司机的缺乏而带来的问题。因此,负荷传感控制挖掘机在发达国家的需求将会进一步上升。

  4) 多功能组合。为提高挖掘机性能,各种节能措施的结合将更加广泛。在以往的系统中,液压泵上已经集成有多种功能,但由于各种条件的限制,一般不超过三种。如液压泵中,就集成有压力切断、正流量控制和功率限制功能,目前市场上比较流行的各种液压泵原理图中,也都集成有多种功能。随着液压技术的发展,有可能在泵上集成更多的功能。
浅谈筑路小型液压挖掘机的技术与设计特点
  2 挖掘机液压系统分类及故障处理原则

  液压系统是工程机械中的一个重要部分。液压系统由于具有体积小、重量轻、易安装、功率密度大、响应快、可控制性强、工作平稳且可实现大范围的无级调速等优点。应用日趋广泛。液压挖掘机是目前工程施工中使用较为广泛的一种工程机械,其行走、回转和举升、挖掘动作都是通过发动机把机械能转化为液压油的压力能来驱动液压油缸和马达工作而实现的。对于液压系统。虽然只是作为挖掘机复杂主系统的子系统,但是其对主系统的功能和效率产生的影响是巨大的。液压系统的失效将会直接导致主系统的失效,从而造成严重的经济损失。因此,对液压挖掘机液压系统的分析及故障诊断尤为重要。

  1) 挖掘机的液压系统类型。按液压泵特性,液压挖掘饥采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。a.定量系统。在液压挖掘机采用的定量系统中,其流量不变,即流量不随负载而变化,通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式,分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。b.变量系统。在液压挖掘机采用的变量系统中,是通过容积变量来实现无级调速的,其调节方式有三种:变量泵一定量马达调速、定量泵变量马达调速、变量泵变量马达调速。液压挖掘机采用的变量系统多采用变量泵一定量马达的组合方式实现无级变量,且都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关联,分为分功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调 - 节机械,油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响,与另一回路的压力变化无关,即。两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量,两个油泵各拥有一斗发动机输出功率;全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节,使两个油泵的摆角始终相同,同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力,两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。

  2) 故障诊断时应遵循的一般原则。当发生故障时要根据不同机型的特点,充分利用设备自身的监控系统,具体问题具体分析,掌握有效的故障分析方法。在诊断时应遵循由外到内、由易到难、由简单到复杂的原则进行,挖掘机液压传动系统故障诊断的顺序是:查问资料(挖掘机使用说明书及运行、维修记录等)——了解故障发生前后的设备工作情况 - 外部检查——试车观察(故障现象、车上仪表)——内部系统检查(参照系统原理图)——仪器检查系统参数 (流量、温度等)——逻辑分析判断——调整、拆检、修理——试车——故障总结记录。挖掘机的故障有许多种,如遇较复杂的综合故障,应仔细分析故障现象,列出可能的原因逐一排除。液压控制系统在挖掘机中的应用之所以能取得如此广泛的重视,主要是因为挖掘机采用液压控制系统以后,将对产品的很多性能带来极大的提高,降低了能耗,提高了控制性能,适应主机越来越复杂的工作要求。但同时要注意的是液压传动是一个多元件组成的复杂系统,其保养维修难度比机械传动大得多,因此正确判断和排除挖掘机的液压传动系统故障,是挖掘机高效安全工作的重要保障。
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  三 筑路小型液压挖掘机的应用

  由于筑路小型液压挖掘机具有体积小、重量轻、结构紧凑、灵活高效等显著特点,很适合小规模的土方施工项目。在狭小场地,障碍物密集的工地施工时,它更是首先选用的机种。公路、街道等的维护,使用它来施工,不需要封闭施工场地的交通;城市给排水、电信、化工等管道辅设;农田水利、园林等的建设、维护,都很适合用其进行施工。一台整机质量 3.5t,斗容为0.1m3 的筑路小型液压挖掘机,其每天挖掘的土方量相当于 30 个劳动力的工作量,直接或间接经济效益显著。目前,世界上特别是发达国家和地区,该机已得到广泛的应用。
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