数字液压在挖掘机中的应用研究文献综述

 2021-09-28 19:59:46

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前言

液压及控制技术是一种应用极为广泛的基础技术,在世界经济各领域中获得了极为广泛的应用。液压系统是挖掘机上重要的组成部分,它是挖掘机工作循环的的动力系统。随着各种工程对液压挖掘机的需求量的增加,生产制造业也日益蓬勃发展。液压传动技术迅速发展成为一种成熟的传动技术,挖掘机有了适合它的传动装置,为挖掘机的发展建立了强有力的技术支撑,是挖掘机技术上的一个飞跃,同时,工程建设和施工形式也发生了很大变化。挖掘机的工作条件恶劣,且动臂和底盘动作非常频繁,因此要求液压系统工作稳定,平均无故障时间长。因此,液压系统的性能优劣决定着挖掘机工作性能的高低。液压技术的发展直接关系挖掘机的发展,挖掘机与液压技术密不可分,二者相互促进。液压技术是现代挖掘机的技术基础,挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘机的液压系统复杂,可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成,它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等,由它们构成具有各种功能的液压系统。随着科技的进步,挖掘机的液压系统将更加复杂,功能更加多样且便于操作控制,工作效率高,耗能少,先进的液压系统会使挖掘机在工程领域发挥更大的作用。

正文

挖掘机的发展史可追溯到19世纪三四十年代。美国实施西部大开发工程催生了以蒸汽机作为动力,模仿人体大臂、小臂和手腕构造,能行走和扭腰的挖掘机。随后的一百多年中,挖掘机并没有得到很大发展,其原因一是当时的工程主要是国土开发、大规模的筑路和整修场地等,平面作业较多,使铲土运输机械成为当时的主力机种,二是挖掘机作业装置动作多、运动范围大、采用多自由度机构,机械传动难以适应这些要求,而当时的液压技术还不成熟,不能大规模地应用到实际工业中。随着社会的不断进步,工程建设和施工形式逐渐向土木施工方向发展,同时液压技术也逐步得以完善,这些因素的变化反过来又促进挖掘机的不断更新换代。20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压铲的悬挂式挖掘机,50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机,60年代,当液压传动技术成为成熟的传动技术时,液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展吉阶段,各国挖掘机制造厂和品种增加很快,产量猛增。1968~1970年间液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%,目前已接近100%,所谓挖掘机在现代主要是指液压挖掘机,机械式挖掘机已很少见,液压传动技术为挖掘机的发展提供了强有力的技术支撑。

自动化工业的发展主要依靠量大基础技术,电传动技术和流体传动技术,其中,流体传动技术又以液压传动技术为主,在大量工业主机和自动化作业线中,液压传动和液压控制技术应用极为广泛。传统的液压传动是一种模拟量控制技术,主要是结合各种自动化控制算法的开关控制,比例控制和伺服控制,这种系统结构复杂,可靠性差,价格昂贵,易出故障,需要专门的自控专业人员才能掌握,不利于大规模的推广应用。为了获得精确的控制,普通的液压元件已经不能满足要求,于是依靠电子技术和传感技术,发明了伺服阀和比例阀,这两种液压元件的出现,把液压的精确控制引入到工业领域,对工业自动化尤其是重型设备自动化起到了极大的推动作用,促进了整个工业的技术进步。21世纪,计算机控制技术和集成传感技术发展得越来越完善,这位微电子技术和液压技术的结合创造了良好的条件。近几年来,随着计算机的日益普及,数控技术在国民经济各部门的广泛应用,液压技术和微电子技术相结合已经成为了必然选择,必然将给液压和控制技术带来巨大的进步。于是各种各样的数字液压元件不断涌现,满足了不同用户的需求。数字油缸利用极为巧妙的结构设计,几乎将液压技术的所有功能集于一身,它与专门研制的智能型傻瓜可编程数字控制器配合,高精度的完成了液压油缸的方向控制、速度控制和位置控制,集计算机技术、微电子技术、传感技术、机械技术和液压技术为一身的高科技产品。

挖掘机的发展与液压技术密不可分,二者相互促进,一方面,液压技术是现代挖掘机的技术基础,另一方面,挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘机的液压系统复杂,其性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低,可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。由于挖掘机的工作条件恶劣,要求实现的动作很复杂,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求,其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此,对挖掘机液压系统的分析研究已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。

国外液压技术经过上百年的发展,尤其是伺服液压技术和比例技术的出现,已经变得十分完善而庞大。我国挖掘机生产起步较晚,从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台机械式单斗挖掘机至今,大体经历了测绘仿制、自主研发和发展提高三个阶段。当今时代,已经是计算机技术、数字技术、信息技术的时代,液压技术与计算机技术相结合,才是发展方向。数字技术只有实现终端(油缸、油马达、油泵)全程数字化,才能真正体现数字技术在液压中的优势,而将元件数字化的研究不可能获得进展。到目前为止,我国已经开发出了包括各种控制精度的数字缸、各种大小的数字油马达、各种油缸内置数字传感器、各种流量的数字伺服阀、专用的数字智能控制器等,已全面覆盖了传统液压的几乎所有应用领域。

参考文献

1吴文静;刘广瑞;;数字化液压技术的发展趋势[J];矿山机械;2007年08期

2谢习华;周亮;张大庆;; 液压挖掘机技术研究的发展现状[J]; 工程机械 ;2007年08期

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