大型矿用液压挖掘机节能模糊控制系统研究

　　引言

　　液压挖掘机，多数情况下是进行土石采掘。特征：作业相对灵活，适用于多工种。它有助于降低劳动强度，同时也能改进工程品质，提升劳动生产率。能源、环保，这是世界各国关注的要点。液压挖掘机无法科学地排放，消耗的能源多，这些缺点相当突出。因此，探讨节能和减排技术和方法，有一定的现实意义。作为工程机械的典型产品，探讨液压挖掘机如何进行节能，也可以为同类机械提供比较可靠的处理方案。论文中的节能控制理论，所选的控制方法均具有较强的可行性，对实际开发国内挖掘机的节能控制系统有极为关键的参考价值。在保证我国液压挖掘机经济运行的基础上，还能提升系统的动力性和竞争力，兼具理论、实用双重价值。

　　1 国内研究概况

　　在中国，液压挖掘机可以追溯的时间并不长。1954 年，抚顺挖 掘机厂研发和生产了第一台单斗挖掘机，其具体的容量为 1m3。即 便是现在，很多国产产品相较于西方国家，仍不具备很好的节能效 果。国产液压挖掘机在自身的节能指标和性能上也有很大的改观。 贵州詹阳机械生产的 JY320 型履带式挖掘机，它的多路阀以及液压 泵都是从川崎公司进行采购（日本）。

　　1995年10月，广西玉柴股份尝试生产了液压挖掘机，数量为2台。不过，柴油机以及液压系统都是从国外进口所得；控制系统，为变量双泵+MEC电子控制；如此，挖掘机才能够进行自动降档，对故障进行检测，同时也能自动调节电子功率，并提出报警。很快，国内有不少大专院校纷纷开始对液压挖掘机及其技术创新进行研究。冯培恩和高峰（浙江大学）共同设计和推出的液压挖掘机机器人，可以将正流量、交叉功率以及负流量等进行联合控制[1]。通过构建相应的控制模型，根据机器人来对作业展开了试验，并证实有理想的节能效果。另外，他们还建议对变参数压力进行切断控制。通过对切断值进行调整，减轻系统自身的工作强度，降低回转功率损失。

　　2 混合动力挖掘机驱动机构与能量损失分析

　　液压挖掘机主要由动力装置以及传动系统等构成，还包括操纵机构和回转机构以及行走机构等，此外还有工作装置以及辅助设备。

　　2.1 动力装置

　　挖掘机中含有一种动力装置，其一般采用的是直立式多缸类型的柴油机。为了体现出大型液压铲的节能效果，通常液压挖掘机主要以电驱动式为主。

　　2.2 回转机构

　　回转机构主要是为了使设备支架、上部转台能够左右移动，由此达到挖掘、卸料等目的。回转支撑主要包括转柱式、滚动轴承式这两种结构类型，回转机构共有两种传动型式，一种是直接传动，另一种是间接传动。