该文根据履带式液压挖掘机液压系统的工作原理及挖掘机工作装置动作混乱的相关表现,对挖掘机液压系统出现的故障进行分析排查,找出故障原因。

我国工程机械年产值超7000亿元人民币,是继汽车之后的第二大燃油消耗和碳排放源,根源在于其普遍采用阀控液压缸驱动重型机械臂高频次升降作业,造成非常大的势能浪费。以量大面广的液压挖掘机为例,保有量保守估计200万台,年消耗燃油1600万吨,动臂重力势能损失占整机能耗20%以上,如果能够充分利用这部分能量,将年减少燃油消耗320万吨、碳排放近1000万吨,“双碳”效益显著。现有势能回收利用技术普遍存在能量传递链长、能量效率低的不足,如何实现高效回收利用是国际性难题。

为了在挖掘机实机定型投产之前更准确地验证各构件的设计参数,提出了一种利用离散元-多体动力学(DEM-MBD)联合仿真预测挖掘作业性能的分析方法。对某国产型号液压挖掘机进行了平地、斜坡工况下的多组实验测试,得到了对应工况的载荷谱数据。根据实验过程中挖掘机的挖掘过程以及料堆形状,利用动力学软件RECURDYN与离散元软件EDEM进行了联合仿真,还原了挖掘过程中挖掘机的作业状态。对比实验采集的载荷谱推导所得的数据和联合仿真数据,结果表明:联合仿真得到的各组油缸推力以及挖掘阻力数据与实验数据的相关系数均大于0.9,证实离散元-多体动力学联合仿真分析方法适用于挖掘机的挖掘作业性能分析。

液压挖掘机的发动机罩在产品维护时开启较频繁,其开启力直接影响产品维护的便捷性。发动机罩和扭簧匹配设计不合理会造成过大的开启力,导致发动机罩开启困难,产品维护不便,严重影响产品在市场的口碑。通过收集W200型挖掘机的发动机罩和扭簧参数,编制计算表格,分析各参数对开启力的影响,并从中选择开启力满足人机工程学的设计方案。所提出的分析方法为发动机罩与扭簧的匹配设计提供参考,提高工作效率和质量。

液压挖掘机除了最基本的挖掘装车作业外,最广泛的应用场景就是配置多功能属具,针对多功能属具的液控方案无法达到快速更换属具、传统电控方案在复合动作时动臂流量不足的问题,本文详细分析了挖掘机属具控制策略的不足的原因,优化设计了一套完善的电控控制策略,实验证明优化后的控制策略,在低压低流量设置时,动臂上升时的流量提升20%以上;在高压大流量设置时,属具流量提升30%以上,有效地解决了属具复合动作时的流量分配问题,大幅提升了整机的

液压挖掘机在工作过程中频繁的启动和制动造成很大的能量损失,文中将二次调节技术应用到挖掘机回转液压系统中,利用蓄能器进行能量回收,在必要的时候进行释放,可实现转台能量的回收和再利用.通过AMEsim软件进行仿真试验,判别蓄能器在新的液压系统中的设计是否合理、能否达到节能的目的.

目前挖掘机油缸前腔缓冲普遍采用导向套、缓冲套与节流孔组合的结构形式,通过调整导向套内置节流孔孔径确保缓冲性能 达到设计要求.但该结构形式相对复杂,节流孔孔径较小,油液污染易导致堵塞而影响缓冲性能.因此,该文针对某型挖掘机油缸无 节流孔非调节形式的导向套、缓冲套组合前腔缓冲结构开展研究.将缓冲结构划分为圆锥段缓冲、斜面段缓冲与末端缓冲三个阶段, 结合缓冲压力测试曲线分析了节流孔孔径在三个阶段产生的影响.采用缓冲结构等节流面积原则,将缓冲套斜面设计为等效截面, 并通过仿真分析验证了其对缓冲性能的影响.仿真结果表明：通过缓冲套斜面优化,可实现非调节形式的前腔缓冲,在简化缓冲结构 的同时提高缓冲可靠性.仿真结果为该型油缸缓冲结构优化提供了参考.

液压挖掘机在工作时，工况变化剧烈，但在每个工作循环中输出功率是有规律可循的，通过对单工作循环能量的回收与利用，能够使柴油机工况稳定。采用二次调节技术对负载功率进行平衡，使柴油机稳定工作在燃油高效区。利用SimulationX对原机系统进行建模，包括液压系统、柴油机、多体动力学模型，并与试验数据进行对比，验证仿真模型；将油液混合动力系统应用到原机系统，并对主要参数进行匹配；在前馈与压力双控制方案下，对改进后的模型进行功率匹配研究。仿真试验结果研究发现：在前馈与压力双控制方案下，能够减小柴油机装机功率并使柴油机功率输出平稳，基本稳定在燃油高效区。

为了更好地实现液压挖掘机动臂与转台复合动作时的能量回收，对比了不同回收方式下的能量回收系统方案。在AMESim软件中分别建立液压式、电力式以及电液协调式能量回收系统的仿真模型，通过仿真分析综合比较，提出了一种基于蓄能器一液压马达一发电机的液压挖掘机电液协调式能量回收系统。研究结果表明：该系统的能量回收率达到了45．47％，能量再利用率达到了47．37％；能耗小，能量回收及再利用效率高，能更好地实现动臂与转台复合动作时的能量回收。

当今液压挖掘机机电一体化程度越来越高,控制性能不断提高,能量损失大大减小.本文以PC300-6液压挖掘机为例,分析介绍了采用微机控制的小松液压挖掘机的机电一体化控制系统.