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  传统液压小型挖掘机发展现状

  从 20 世纪初以来,液压小型挖掘机作为一种应用广泛的工程机械,经过多年发展已经成为工程机械领域中最为重要的一种机械。它具有适用范围广,功能性强等诸多优点。然而其工况变化剧烈,柴油机工作点波动频繁,无法稳定在燃油高效区,进一步加大挖掘机的整机油耗,小型挖掘机使用成本不断增加,以及雾霾天气已经严重影响到我国人民群众的健康生活,节能环保型工程机械已成为未来发展趋势和方向。 低碳绿色型,高燃油效率型的液压小型挖掘机研究不仅能够显著降低使用成本还能极大的提升其动力性能。液压小型挖掘机工作装置复杂,这使得其动力源无法很好与其相匹配,这使得小型挖掘机额外消耗更多燃油。简而言之,燃油产生的能量消耗在小型挖掘机的各个工作环节中。
传统液压小型挖掘机发展现状
  l)发动机自身的能耗

  发动机只有输出功率等于额定功率时,才具有良好的动力性与经济性。输出功率则由外部实际负载决定。然而液压挖掘工况复杂,负载波动变化剧烈,致使发动机油机工作点波动频繁,无法稳定在燃油高效区。因而小型挖掘机所使用发动机,具有燃油效率较差的特点。

  2)液压系统的能耗

  小型挖掘机机液压系统经过多年发展,已有多种形式。但其能量消耗主要分布在一下三部分:

  (1)多路阀节流损失

  液压小型挖掘机使用多路阀进行工作动作控制,能量消耗有两部分。当系统工作时,阀芯处于工作位进行节流,必然造成节流损失;当系统停机时,阀芯处在中位,高压油通过中位节流口流回油箱,必然造成压力损失。

  (2)安全阀溢流损失

  液压系统设有安全阀,用于系统超载时溢流。当负载超出系统安全压力时,溢流阀打开,造成溢流损失。

  (3)管路阻尼损失

  在小型挖掘机的液压系统中,其动力源与执行装置分布在驾驶室前后,液压油需经过较长的管路,必然存在不可忽视的沿程压降。同时液压油管布线方式对管路阻尼损失也有较大影响。
传统液压小型挖掘机发展现状
  3)发动机输出功率无法及时适应负载需求功率造成的损失。

  液压小型挖掘机是一种多用户工程机械,不同工作关节经过多路阀获取液压泵高压油。在面对不同工作环境时,驾驶员依靠技能和和经验作出判断,使小型挖掘机完成任务。为保证多用户具有充足的动力性及调速性,液压泵输出的油压必须高于最高负载用户所需压力,且输出流量要大于总需求,从而造成较大的能量损耗。

  针对以上的能量损失,研究者分别开发新的发动机技术,液压系统技术:涡轮增压技术,电控燃油喷射技术,  以及高压共轨技术,恒功率控制,负流量控制系统,负载敏感系统等。然而由于液压小型挖掘机结构复杂,工况多变,目前的节能技术并不能从本质上提高节能效果,原因如下:

  l)液压系统的发展完善,通过进一步改进液压系统节能空间不大;

  2)发动机由于其本身特性决定在面对波动强烈的负载时,其燃油效率低下,排放仍然不理想;

  3)液压小型挖掘机本身液压系统的负载特性与发动机的动力特性完全不同,通过相关功率匹配技术无法根本解决问题。

  从以上分析可知,液压小型挖掘机通过改善发动机与负载的功率匹配,仍有较大提升空间,但又受到现有动力结构的限制。因此改变液压小型挖掘机的动力系统结构不失为一种行之有效的方法。目前混合动力技术已在汽车工业上取得成功经验,工程机械研究者将其视为新的处女地,作为新一代节能型工程机械研究方向。

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