靜液力傳動

guorui0115 · 發表于 2009-4-25 13:45:50

以后裝載機的發展方向

黃牛 · 發表于 2009-4-30 19:52:44

本帖最后由黃牛于 2009-4-30 19:54 編輯

　在經歷了五六十年的發展后，到20世紀90年代中末期國外輪式裝載機技術已達到相當高的水平。信息技術的飛速發展又給裝載機技術的發展插上了飛躍的翅膀，基于微電子技術和信息技術的計算機管理系統、司機輔助操作系統、柴油機電腦控制裝置、電子計算機監控系統、電子自動換擋變速控制系統以及網絡技術的智能系統已廣泛應用于裝載機的設計、計算操作控制、檢測監控、生產經營和維修服務等各個方面，使國外裝載機在原來的基礎上更加“精制”；其自動化程度也得以提高，從而進一步提高了生產效率；改善了司機的作業環境，提高了作業舒適性；降低了噪聲、振動和排污量，保護自然環境；最大限度地簡化維修、降低作以成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都更上了一層樓。
　　國外大型（斗容大于3．8m3）裝載機的整機使朋壽命已達20 9900h、司機耳旁噪聲只有 80dB（A），中型機（斗容為2．0－3．8m3）的整機使用壽命已達17 700，而斗容小于 2m3的中小型機也已達 14 400。下面簡述90年代中末期國外裝載機采用的一些新技術、新結構及其發展狀況。
　　1 微電子技術、信息技術的普及和應用
　　1.1 計算機控制的發動機管理系統
　　發動機管理系統亦稱自動控制系統、電腦控制系統等，是電子計算機在工程機械中的應用之一。它能及時地根據裝載機的工作負荷要求調節發動機的輸出功率，使裝載機更有效地利用發動機的動力，減少動力損失，節約燃料，減少廢氣排量和噪聲；同時可使發動機長期在額定點工作，增加發動機的使用壽命。
　　例如，卡特被勒公司994D裝載機采用的新一代Cat3516柴油發動機就安裝有HEUI（電液控制的燃油噴射）裝置以及ADEM（先進的柴油機管理）系統，可根據外載荷的大小有效地控制發動機的功率與轉速，從而降低燃油消耗及尾氣排放，減少噪聲。馬拉松雷圖爾諾公司的L系列大型裝載機則采用電腦控制的柴油機一電子驅動系統，4個驅動輪同時又充當制動器，其輸出功率可反饋到交流電機和柴油機，使轉速增加，從而提高工作總效率，使牽引效率高達77％（普通裝載機為60％左右），此電腦控制系統能監控裝載機的整個作業過程，在最大車速范圍內極大化發動機的輸出功率。
　　1．2 計算機管理及故障診斷、監控系統
　　計算機管理和監控是90年代國外裝載機發展的一個重要標志。計算機管理監控系統能連續管理/監控裝載機的數十項參數，具有故障診斷和報警功能，能記錄、處理裝載機作業的各種信息，并能用液晶顯示器顯示部件的工作狀態，尤其在遇到突發或緊急情況時很容易顯示，并以聽覺與視覺相結合的報警信號提醒司機注意，有的還能提示故障排除的方法和程序。
　　例如，卡特彼勒公司90年代開發的F系列和G系列裝載機都安裝有電子計算機監控系統（CMS），用以取代E系列裝載機上安裝的電子監控系統（EMS）。其司機臺上裝有條形液晶顯示屏，微機監控系統能同時監控發動機燃油液面高度、冷卻水溫、變速箱油溫和液壓油溫等11種功能。該監控系統還具有故障診斷能力，并可向司機提供三級報警。1998年推出的 Cat 950G計算機監控系統還配備有Cat指導診斷系統和以維修工具為基礎的Cat軟件包，使維修人員坐在汽車里用筆記本電腦就能迅速而容易地診斷和排除故障。Cat992G在監控裝載機各功能狀況并作出診斷的同時還能把這些信息數據作為履歷記錄下來，無線傳送到辦公室用計算機進行分析，從而將電氣、機械故障防患于未然。Cat994D安裝有關鍵信息管理系統（VIMS），可密切監視機器的健康狀態并診斷故障。
　　沃爾沃（Volvo）公司的L系列裝載機上也安裝有Matris軟件包，用以監控和分析裝載機的工作狀態；其小型裝載機上配有電子伺服控制及信息系統（ESIS），由液晶顯示屏和鍵盤組成，用來顯示和記錄各種信息，其自動診斷功能記錄機器故障并儲存所有相關信息，通過編碼可以防盜。
　　凱斯（Case）公司21B、C系列裝載機也采用計算機監控系統，其微處理器安裝在司機座椅的右側，也具有故障診斷和工作狀態液晶顯示功能。
　　阿特拉斯（Atilas）公司于1999年推出的55、65、70和80型裝載機配有一個ADS系統，可為司機提供故障類型、原因等重要技術信息，并提示需要進行維護保養的時機。
　　1．3 電子自動換擋變速控制系統
　　90年代中末期，國外大多數裝載機上都安裝有類似卡特彼勒公司的電子自動換擋變速控制系統。系統中有一個微處理器（CPU），能把從發動機油門、變矩器、變速箱收集的各種數據加以處理，然后產生一種電信號，使變速箱在適當的時候自動換擋，可進一步減少停車時間，縮短作業循環，降低燃油消耗率達15％，提高作業效率和作業經濟性。同時能減少因行駛方向改變或因發動機處于高轉速時換擋所造成的換擋沖擊，減輕司機的工作疲勞。
　　沃爾沃公司裝載機駕駛室內裝有一臺微型計算機，其中裝有換擋程序。計算機接受和處理從發動機傳感器及車輛轉速傳感器傳來的信息，并與變速箱殼體上的換擋電磁間接通，可使裝載機在最佳時刻自動換擋且永不錯位。利勃海爾公司的裝載機也能按預置的速度范圍（0－35km／h）自動換擋。
　　1．4 負載感應變速控制系統　　負載感應變速控制系統能根據負載狀態自動調節車速及發動機飛輪扭矩，實現高速小扭矩或低速大扭矩的動力輸出，西德蔡特曼公司的ZL1801和ZL2002型裝載機就配用了這樣的控制系統。該系統中的負荷傳感器能根據作業時負荷對動力的需求情況轉換全部或部分動力，而在沒有負荷時能把信號反饋到供油系統，使供油量減到最小，從而減少燃油消耗量和作業過程中的液壓損失，節能達10％－15％，有效地分配發動機功率，提高整機經濟性。
　　Coyote公司的210HP裝載機上也裝有負荷傳感系統，該系統可把裝載機對動力的需求減少到驚人的程度，例如，當裝載機行駛在道路上時轉向所需動力只有0．.2HP；當裝載機工作時工作裝置液壓系統在最大壓力時所需動力只有0．7HP。
　　1．5轉向變速集成控制系統和命令控制系統　　90年代中末期，部分裝載機上安裝有轉速變速集成控制系統（STIC），它取消了傳統的方向盤和變速操作桿，將轉向和變速操縱集成在一個操作手柄上，并采用簡單的觸發方式控制開關和換擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節的自然動作左右搬動操縱手柄來實現轉向，利用大拇指選擇換擋按鈕以實現前進與后退、加速與減速行駛，極大地簡化了操作。
　　卡特彼勒公司950G上配用的轉向變速集成系統稱為命令控制系統（CCS），由液壓回路與機械反饋系統構成。轉向時，方向盤轉動的角度直接與車身鉸接角度連接起來，其特點是方向盤轉動半圈即可轉向，可提供更快和更精確的控制。據稱，該系統在一個臺班（8h）工作時間內可使轉向圈數從1萬轉減少到1千轉，極大地減輕司機的操作疲勞，增加舒適性。
　　2 動臂及工作裝置結構的改進
　　90年代中末期以來裝載機的工作裝置已不再采用單一的Z形連桿結構，卡特彼勒公司在繼IT綜合多用機上開發出八桿平行舉升連桿機構之后。又在其992G、924G等輪式裝載機上采用了單鑄鋼動臂的所謂Versa連桿機構，可承受極大的扭矩載荷，具有卓越的可靠性、耐用性和平行舉升機構相類似的作業性能。工作裝置能以水平位置提升或降下放在托板上的物料，可配用多種作業裝置，最大限度地減少司機由地面到最大高度對鏟斗傾斜角的調整，前方視野更加開闊。
　　沃爾沃公司在其L500－L220D等D系列裝載機上推出了該公司的專利產品一一扭矩平行連桿機構（TP），在鏟斗的整個舉升循環中可提供更大的傾翻力矩以及舉升能力，這保證裝載機不僅在配用。鏟斗時，而且在配用叉、吊等其它工作裝置時都具有優良的作業性能。
　　德國O＆K公司為其小型裝載機設計有Lear連桿；Schaff公司于2000年3月在Intermat展覽會上推出了具有可折疊式新型連桿機構的高卸位式SKL873型輪式裝載機等，進一步增加了裝載機工作裝置的種類，提高其作業的多用性和適應性。　　3 強化輔助操作
　　3.1 司機輔助操作系統
　　近年來，國外裝載機公司已經或者正在研制一些能夠幫助司機更有效地進行操作的輔助操作系，用計算機編制作業循環就是其中的一種。輪式機上安裝的電子計算機可編制作業循環程序，鏟裝作業自動化或部分自動化。例如從一個碎石料堆向卡車鏟裝碎石作業的一個循環為：放下動臂—-駛向料堆—鏟入料堆—提升動管并收斗一轉向后駛向卡車一卸料，司機將此循環全部或部分編程后區裝載機的作業即可全部或部分自動化，從而大大減少司機的操作。
　　凱斯公司21B、C系列裝載機上的計算機監控系統中有一信息記錄裝置，裝載機作業時該裝置會記錄裝載機的牽引力、作業時間、空載時間、熄火及點火啟動次數、行駛速度等有助于計算裝載機完成某項任務時作業效率的有關信息，為司機提供一些有助于操作、提高作業效率的信息。
　　前幾年僅用于飛機和少數轎車的司機頭頂電子顯示裝置也將逐漸用于裝載機，其行駛速度、距離以及任何需要監控的參數都會直接投影在司機車窗玻璃上并直接進人視野，司機在作業的同時又能隨時對機器進行監控。
　　3．2 負荷自動穩定系統　　德國漢諾馬格公司的大中型裝載機上安裝有負荷自動穩定系統（ALS），用一對鋼膜氮氣儲能器安裝在前車架上，與裝載機動臂油缸相通。該系統可在幾秒鐘內自動接通或斷開，視裝載機的工作狀況而定。當裝載機進行作業或低速行駛時系統自動斷開；當車速超過4.8km／h時系統由一個電子速度傳感器開關控制的電磁閥自動開啟，使動臂油缸提升四路與壓力儲能器接通，儲能器吸收進入工作裝置液壓系統的振動與沖擊負荷，減少振動和顛簸，鏟斗內物料的保持性也比較好，增加裝載機作業的穩定性、安全性和舒適性。
　　cat950G配用的類似系統稱為行駛平穩性自動控制系統（ARC）。該系統中有一只氮一液儲能器，通過管道與裝載機動臂提升油缸的大腔相連，以吸收進入鏟斗等工作裝置液壓回路的沖擊振動，有效地消除裝載機高速行駛時產生的顛簸，使鏟斗內物料保持性好，特別有利于長距離的裝運作業及轉場行駛。
　　日本小松公司WA500－一3上配用的類似系統稱為電控懸掛系統（ECSS），由主監控器、ECSS開關、高低壓儲能器及壓力速度傳感器組成，可根據裝載機的行駛情況發出控制信號，消除因高速行駛而引起車體的擺動；可提供工作裝置上下移動的伸縮性，防止鏟斗中物料顛出，使物料保持性好；還可使類似縱向及垂直方向的低頻振動降低40％一50％。
　　3．3 電子稱量裝置　　電子稱量裝置已運用于鏟裝需測量計費物料的作業，由一個帶電子顯示屏的微處理器和安裝在動臂油缸回路中的負荷傳感器、位置傳感器、打印機等組成。其工作原理是通過測量提升油缸的液壓進行稱重，稱重過程為動態稱重，即在鏟裝物料和連續提升的過程中進行稱重、采集信號，通過智能電子秤進行數據計算和處理，并編輯、打印。稱重誤差可在3％以內。
　　3．4 直觀控制系統人機工程學的研究與應用已進一步改進和簡化了司機的操作，卡特彼勒公司研制了一種用于工程機械操作的選擇控制系統，稱為直觀控制系統。該系統可按司機的期望對機器進行直觀控制，例如，當轉動控制柄時鏟斗就翻斗，當將手拉向操作者身邊時動臂便會向操作者身邊移動。安裝這種系統后從來沒學過操作裝載機的人可在兩三個作業循環后學會操作。
　　3.5　進一步改善駕駛室內環境　　近幾年來國外裝載機的設計和制造進一步體現了以人為本的理念，要為司機提供一個更加舒適的環境，以達到他們稱之為全自動化型的境地。大中型裝載機駕駛室普遍采用翻車保護機構(ROPS)和落物撞擊保護機構(FOPS)，室內安裝空調裝置；采用防塵、減震和隔離材料；按人機工程學設計的司機座椅可全方位調節，有的已達轎車座椅的舒適程度，座椅右側還設計有擺放飯盒、水瓶及其它物品的地方，司機臺上安裝AM/FM立體聲盒式磁帶收錄機，有的還安裝網絡電話等，極大地提高了作業的舒適性。

英德康 · 發表于 2009-4-30 23:54:31

本帖最后由英德康于 2009-5-1 18:44 編輯

以后裝載機的發展方向
$ ~& F. n1 o( Q+ V( Y, y3 eguorui0115 發表于 2009-4-25 13:45

對于樓主稱靜液壓為裝載機的方向不敢茍同。感謝2樓黃牛對裝載機現代技術的歸納。
以裝載機的行走系統為例：
1，靜液壓傳動VS動力換檔變速箱傳動機械效率：
采用動力變速箱傳動，效率最高達99%。
靜液壓閉環泵馬達傳動的效率接近80%，目前靜液壓傳動系統還未在高速行走的車輛使用。
2，重量：
靜液壓閉環泵馬達減速機組合就是液力變矩器動力變速箱組合的5倍。耗能發熱是靜液壓傳動的大問題，采用冷卻器降溫但是增加了發動機的能耗。一個4驅4轉向的行走式高空車的液壓風冷冷卻器就得用10HP的電機。
3，行走速度：
動力換檔變速箱傳動適應于中，高速，高、中、低扭矩傳動的工程車輛，叉車，路面起重機，推土機。
靜液壓傳動適應于低速，大扭矩傳動，或上車機構長期作業的工程車輛，例如：挖掘機。

國外不少廠家采用靜液壓+高低速動力換檔變速箱，而國產廠家多用液力變矩器+動力換檔變速箱傳動。目前個別廠家正在動力換檔變速箱采用電液換檔技術，采用整機分級控制技術及發動機節能技術結合，國產機械可以由此大大提高一步，這種自身優勢足以讓國產機械在國際市場上穩占一席之地。

英德康 · 發表于 2009-4-30 23:55:24

靜壓傳動、液力傳動、機械傳動各有特點，在現代工程機械，各種傳動技術混合應用例子較多。機械傳動由于其機械效率高，速度快，技術上也是日新月異，仍是移動機械應用最為廣泛的傳動方式。
高速行走的機械通常采用液力變矩器和多級動力換檔變速箱，或高低速變速箱加靜液壓傳動，裝載機，推土機，裝載挖掘機，起重機。
低速行走，且行走系統不連續工作的機械多采用靜液壓傳動閉環泵馬達，例如：挖掘機，高考作業平臺車，滑移裝載機。
高速行走機械在轉向機構通常在驅動軸上采用差動轉向機構，制造技術復雜。而采用靜液壓泵馬達驅動，則可以控制兩側馬達的轉速和方向可以實現多種轉向模式。
去年在意大利工廠看到為TELEX的伸縮臂叉裝車設計的變速箱換檔控制系統，該行走系統采用動力換檔變速箱和靜液壓閉環泵馬達系統。即可以滿足高速行走，又可以滿足多種轉向要求。四輪驅動，四輪轉向，可以前輪轉向，蟹行，360度原地轉向。

twhg · 發表于 2009-5-1 15:01:10

解決好基礎零部件的設計制造能力和質量水平，2樓介紹的都好辦

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