裝載機節(jié)能技術(shù)與專用零部件發(fā)展--柳工研究院黃建兵所長
一、 輪式裝載機能量消耗特點
l 發(fā)動機能量可以傳遞給傳動系統(tǒng)用于驅(qū)動輪胎使機器移動,也可以傳遞給液壓系統(tǒng)驅(qū)動工作裝置或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)予以工作,完成復合動作。
l 在設(shè)計原理上,國內(nèi)裝載機的發(fā)動機動力一般優(yōu)先傳遞給液壓系統(tǒng),但液壓、傳動系統(tǒng)同時消耗功率的時間很短
l 柴油發(fā)動機的外特性曲線表明,一般最經(jīng)濟油耗區(qū)在于最大扭矩點
l 一定負載下,發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高,油耗量越高,裝載機的動作就越快,效率越高
l 發(fā)動機與變矩器匹配的效果會對整機傳動效率帶來重大影響
二、裝載機常用節(jié)能技術(shù)
1. 減少液壓系統(tǒng)的無用功消耗(如壓力損失)
2. 優(yōu)化提高發(fā)動機與變矩器、變速箱的匹配特性
3. 采用負荷傳感液壓技術(shù),使消耗功率隨負載而變
4. 采用發(fā)動機節(jié)能技術(shù)并提高機械效率
5. 靜液壓傳動系統(tǒng)
1、減少液壓系統(tǒng)的無用功消耗
l 普通定量獨立系統(tǒng)中,裝載機的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油量全部回到油箱中,沒有產(chǎn)生動能,反而產(chǎn)生了熱量,是較容易浪費能量而發(fā)熱的系統(tǒng);
l 所以相比而言,轉(zhuǎn)向優(yōu)先,雙泵合流系統(tǒng)可以充分利用轉(zhuǎn)向泵的能量而降低了能量消耗;
l 同軸流量放大器雖然結(jié)構(gòu)緊湊,但是大量的液壓流動,使之成為一個消耗能量的元件之一;
l 提高泵的工作效率、降低管路壓力損失、濾油器壓力損失、壓力閥壓力損失都可以節(jié)能
2、優(yōu)化提高發(fā)動機與變矩器、變速箱的匹配特性
l 降低發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速,采用大扭矩發(fā)動機;
l 重新設(shè)計高效率變矩器并優(yōu)化匹配曲線;
l 采用電液控制多檔位變速箱,匹配三元件變矩器;
3、采用負荷傳感液壓技術(shù),使消耗功率隨負載而變
l 負荷傳感的變量液壓系統(tǒng)已經(jīng)在國外裝載機上廣泛使用,最大優(yōu)點就是節(jié)能效果明顯;
l 轉(zhuǎn)向動態(tài)負荷傳感系統(tǒng)也是同時采用的技術(shù)之一,讓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只是在需要時才供給能量;
4、采用發(fā)動機節(jié)能技術(shù)并提高機械效率
l 柴油發(fā)動機的節(jié)能技術(shù)可以從進氣、排氣、燃油噴射等方式予以提高改善;
l 電子控制發(fā)動機使發(fā)動機不工作時自動執(zhí)行怠速運行狀態(tài),最大程度地節(jié)約能源;
l 獨立散熱系統(tǒng),根據(jù)發(fā)動機水溫、液壓系統(tǒng)、變速箱系統(tǒng)油溫控制合適的散熱風扇轉(zhuǎn)速。
5、靜液壓傳動系統(tǒng)
l 靜液壓傳動系統(tǒng)簡而言之就是采用液壓泵驅(qū)動液壓馬達然后傳遞給傳動系統(tǒng)工作的方式;
l 設(shè)計良好的靜液壓系統(tǒng)可以最大效率地根據(jù)負載使用發(fā)動機功率,節(jié)約大量能量;
節(jié)能專用零部件發(fā)展
原有整機不改變系統(tǒng)的情況下:
l 一般情況下,選擇節(jié)油的發(fā)動機是最快捷有效的途徑之一,因此,節(jié)油型發(fā)動機是未來節(jié)能主要關(guān)鍵零部件;
l 高效率的液壓元件,包括高效率的液壓齒輪泵、葉片泵,低壓力損失的管路接頭、液壓閥,也是減少能量損耗的關(guān)鍵零部件;
l 重新優(yōu)化設(shè)計研發(fā)變矩器,提高傳動系統(tǒng)的齒輪傳動效率,減少不必要的機械摩擦損失,由高質(zhì)量的零部件來節(jié)能。
節(jié)能新系統(tǒng)
l 負荷傳感變量泵是未來液壓節(jié)能主要關(guān)鍵零部件;
l 中位閉式的液壓控制閥是液壓系統(tǒng)的另一種主要零部件;
l 轉(zhuǎn)向優(yōu)先閥、負荷傳感轉(zhuǎn)向器是未來的主要配套元件;
l 低轉(zhuǎn)速大扭矩發(fā)動機是重要動力源;
l 新配套變矩器和變速箱是重要的匹配傳動系統(tǒng);
l 小型的靜液壓傳動系統(tǒng)將逐步成為主要傳動方式。
總結(jié)
l 定量齒輪泵系統(tǒng)由于節(jié)能效果差,將在高端、大型裝載機中逐步淘汰;
l 新型增壓發(fā)動機隨著國家排放法規(guī)的執(zhí)行時間表,逐漸取代現(xiàn)有的自然吸氣發(fā)動機;
l 液壓閥會集中在高級的先導控制液控閥,閉式回路分配閥,優(yōu)先閥逐步流行起來;
l 變矩器將進行再一次的升級更新;
l 各裝載機廠家將各自開發(fā)自己的變速箱等傳動系統(tǒng);
l 變量柱塞泵不但在未來裝載機中大量使用,也是目前裝載機的主要元件,這個產(chǎn)品的國產(chǎn)化將成為今后與未來重要的增長點;
l 負荷傳感液壓系統(tǒng)在裝載機上的應(yīng)用一方面與國產(chǎn)零部件發(fā)展情況關(guān)系重大,另一方面也與燃油消耗成本的上升有關(guān);
l 短期內(nèi),中國客戶并不會為初期采購而付出太多的成本,所以這些關(guān)鍵的核心節(jié)能零部件多依賴于原裝進口;
l 國內(nèi)關(guān)注節(jié)能的裝載機廠家越來越多,不僅僅是節(jié)能系統(tǒng),而且是其他更先進的系統(tǒng)也開始了研究。
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