Seis sistemas principales de excavadoras hidráulicas
Las excavadoras hidráulicas de un solo cucharón se utilizan ampliamente en la construcción, el transporte, la construcción para la conservación del agua, la minería a cielo abierto y la ingeniería militar moderna. Son equipos mecánicos importantes indispensables en diversas construcciones de tierra y piedra.
Formas de transmisión de fluidos
La transmisión de fluidos incluye las siguientes tres formas:
1. Transmisión hidráulica: transmisión que utiliza la energía de presión del líquido para transmitir potencia y movimiento. Forma;
2. Transmisión hidráulica: una forma de transmisión que utiliza la energía cinética del líquido para transmitir potencia y movimiento (como un convertidor de par hidráulico)
3. la ayuda de Una forma de transmisión que utiliza la energía de presión del gas para transmitir potencia y movimiento.
Ventajas de la tecnología de transmisión
La transmisión hidráulica es una forma de transmisión que utiliza aceite hidráulico como medio de trabajo para la transmisión y el control de energía. Los circuitos básicos con diferentes funciones están compuestos por varios componentes hidráulicos. , y luego Estos circuitos básicos forman un sistema hidráulico que puede cumplir con diversos requisitos.
En comparación con los sistemas de transmisión mecánica y de accionamiento eléctrico, las principales ventajas de la transmisión hidráulica son:
1. El diseño y la instalación de los componentes tienen una gran flexibilidad y pueden formar sistemas complejos. >
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2. Se puede lograr una amplia gama de regulación de velocidad continua, con un rango de hasta 2000:1;
3. fácil de lograr arranque rápido, frenado y marcha atrás frecuente;
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4. Fácil de operar y controlar, ahorra trabajo, fácil de realizar control automático y protección contra sobrecarga;
5. Autolubricante, larga vida útil de los componentes, etc.
Desventajas de la transmisión hidráulica
Las principales desventajas de la transmisión hidráulica son:
1. Se utiliza líquido como medio, que es fácil de filtrar y comprimible. y no puede garantizar una transmisión de relación fija;
2. Hay pérdidas mecánicas, pérdidas de presión, pérdidas por fugas en la transmisión y la eficiencia es baja;
3. temperatura del aceite y no debe usarse a temperaturas bajas o altas;
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4. Muy sensible a la contaminación del aceite hidráulico;
5. precisión y alto costo;
6. Es difícil diagnosticar cuando el dispositivo falla.
Desarrollo de aplicaciones de transmisión
En comparación con la transmisión mecánica, la transmisión hidráulica es una tecnología nueva. La transmisión hidráulica se originó a partir del principio de transmisión hidrostática propuesto por Pascal en 1654. En 1795, apareció la primera prensa hidráulica en el Reino Unido. La popularización y aplicación de la transmisión hidráulica se benefició del auge de la industria petrolera en el siglo XIX. Durante la Segunda Guerra Mundial, las necesidades militares impulsaron aún más el desarrollo de la transmisión hidráulica. Después de la guerra, la transmisión hidráulica pasó rápidamente al uso civil. Después de la década de 1960, la transmisión hidráulica penetró en campos más amplios. Hoy en día, el uso de la transmisión hidráulica se ha convertido en uno de los símbolos importantes para medir el nivel industrial de un país. Por ejemplo, el 95% de la maquinaria de ingeniería, el 90% de los centros de mecanizado CNC y más del 90% de las líneas automáticas producidas en los países desarrollados utilizan transmisión hidráulica.
Principios y fenómenos básicos
Principio de Pascal
El principio de Pascal es un principio estático.
Para "líquidos ideales":
1. Un "líquido ideal" en un recipiente cerrado transmite la presión ejercida sobre su superficie por igual en todas las direcciones
2. La velocidad se transmite según la fórmula de "cambios iguales de volumen; "Principio;
3. La presión del líquido la establece la carga externa.
4. Conservación de la energía.
Flujo de tubería
Debido a la viscosidad del líquido que fluye, así como a los giros repentinos cuando el líquido fluye en la tubería y la colisión y el vórtice generado a través del puerto de la válvula, el El líquido inevitablemente fluirá en la tubería. Se producirá resistencia. Para superar la resistencia, el líquido necesita perder algo de energía al fluir. Esta pérdida de energía incluye la pérdida de presión a lo largo del camino y la pérdida de presión local. La pérdida de presión cuando el líquido fluye en la tubería está relacionada con el estado de flujo del líquido. Del análisis anterior se puede ver que cuando el petróleo fluye por el oleoducto, su presión disminuirá.
Choque hidráulico
En el sistema hidráulico, debido a algunas razones, la presión del líquido aumentará repentinamente en un instante, lo que resultará en un pico de presión muy alto. Este fenómeno se llama choque hidráulico. .
El choque hidráulico no solo causará vibración y ruido, sino que también dañará los dispositivos de sellado, tuberías y componentes hidráulicos; a veces también provocará un mal funcionamiento de algunos componentes hidráulicos, provocando accidentes en el equipo;
El choque hidráulico se puede dividir según las causas:
1. Choque hidráulico causado por la inercia del flujo de líquido: el canal de flujo de líquido se cierra rápidamente o el flujo de líquido se cierra rápidamente. invertida, lo que hace que la velocidad del flujo del líquido disminuya. Un cambio repentino de tamaño o dirección.
2. Impacto hidráulico causado por la inercia de las piezas de trabajo: las piezas de trabajo en movimiento frenan repentinamente o cambian de dirección.
Medidas para reducir el choque hidráulico
Las medidas para reducir el choque hidráulico incluyen:
1. Ampliar el tiempo de cierre de la válvula y frenado y marcha atrás de las piezas móviles;
2. Limitar el caudal de las tuberías y la velocidad de las piezas móviles (las tuberías de trabajo general, retorno de petróleo y succión de petróleo no deben exceder 8, 4 y 1,2 m/s respectivamente);
3. Cuando sea necesario, aumente adecuadamente el diámetro de la tubería y acorte la longitud de la tubería;
4. Utilice mangueras de goma o instale un acumulador en la fuente del impacto para absorber la energía del impacto.
5. En lugares propensos a golpes, instalar válvulas de seguridad que limiten el aumento de presión.
Cavitación
En un sistema hidráulico, si la presión en un punto determinado es inferior a la presión de separación del aire a la temperatura del aceite hidráulico, el aire originalmente disuelto en el líquido se Se separan, provocando que aparezcan rápidamente una gran cantidad de burbujas en el líquido. Este fenómeno se llama cavitación. Generalmente, una sección transversal de flujo pequeña dará como resultado un caudal alto. Según la ecuación de Bernoulli, se puede ver que la presión del aceite será muy baja en este momento, lo que provocará cavitación. Durante el proceso de succión de aceite de la bomba hidráulica, la presión absoluta en el puerto de succión de aceite será menor que la presión atmosférica. Si la bomba se instala demasiado alta, junto con la resistencia del filtro y la tubería, también se producirá cavitación.
Los peligros de la cavitación
Cuando se produce cavitación en un sistema hidráulico, los peligros incluyen:
1. Causará inconsistencias en el flujo y la presión.
2. Causar alta temperatura local y alta presión de impacto, lo que resulta en ruido y vibración;
3. Reducir la eficiencia volumétrica del sistema hidráulico;
4. , provocando cavitación de los componentes hidráulicos y acortando la vida útil de los componentes.
Las medidas para reducir la cavitación incluyen:
1. Agregar aceite al tanque hidráulico a tiempo para mantener el nivel de aceite en el nivel bajo especificado; presión El área de sellado es confiable
3. Al repostar el tanque de combustible, afloje el tapón de purga para desinflar
4. Se puede ver en la curva característica de apariencia del motor diesel que el motor diesel tiene una regulación de par aproximadamente constante, y el cambio en su potencia de salida se manifiesta como un cambio en la velocidad, pero el par de salida básicamente no cambia. A medida que aumenta (o disminuye) la apertura del acelerador, la potencia de salida del motor diesel aumenta (o disminuye). Dado que el par de salida permanece básicamente sin cambios, la velocidad del motor diesel también aumenta (o disminuye). Diferentes motores diésel. Se puede ver que el propósito del control del motor diesel es ajustar la velocidad del motor diesel controlando la apertura del acelerador.
Los dispositivos de control utilizados en los motores diésel de las excavadoras hidráulicas incluyen sistemas electrónicos de optimización de potencia, dispositivos de ralentí automático, reguladores electrónicos de velocidad, sistemas electrónicos de control del acelerador, etc. a. Sistema de control piloto Las formas de control de la válvula de control de inversión incluyen el tipo de acción directa (usando la manija para controlar directamente el carrete principal de la válvula de inversión) y el tipo piloto. Este último utiliza una válvula piloto para controlar el aceite piloto y luego utiliza el aceite piloto para controlar el carrete principal de la válvula de inversión. Se divide en dos categorías: tipo piloto hidráulico mecánico y tipo piloto electrohidráulico.
b. Sistema de control de detección de carga El sistema de control de válvulas es esencialmente un sistema de estrangulación. En las excavadoras hidráulicas, se usa comúnmente la válvula multivía común de tres posiciones y seis vías, y su válvula deslizante tiene un rendimiento de ajuste fino y un rendimiento de operación compuesto deficientes. Desde la década de 1990, los sistemas de control con detección de carga se han utilizado en las excavadoras hidráulicas, ya sea que la linterna de control esté en modo neutral abierto o en modo neutral cerrado, está equipada con una válvula de compensación de presión. En comparación con el sistema hidráulico tradicional del sistema hidráulico de excavadora hidráulica que utiliza compensación de presión de control electrónico, las principales ventajas del sistema de control de detección de carga son:
(1) Ahorra consumo de energía. No importa si la válvula direccional ordinaria de tres posiciones y seis vías utiliza una bomba fija o una bomba variable, una parte del aceite siempre se desbordará a través de la válvula de alivio, lo que desperdicia energía.
Con el sistema variable de detección de carga, todo el flujo de la bomba se utiliza para la carga y la presión de la bomba es solo 1-3 MPa mayor que la presión de carga.
(2) El control de flujo tiene alta precisión y no se ve afectado por cambios en la presión de carga.
(3) Varios actuadores pueden moverse de forma sincrónica o a una determinada relación de velocidad sin interferir entre sí. Los sistemas ordinarios de válvulas de seis vías y tres posiciones utilizan circuitos de aceite en paralelo. Cuando varios actuadores funcionan al mismo tiempo, la salida de aceite de la bomba primero fluye hacia el actuador con baja presión y no se puede sincronizar.
El sistema de control de detección de carga incluye una válvula de control de detección de carga y una bomba de control de detección de carga (o bomba cuantitativa).
3) Sistema completo de control con detección de carga El sistema completo de control con detección de carga consta de una válvula de control con detección de carga y una bomba variable de control con detección de carga.
La válvula de control con detección de carga mencionada anteriormente solo resuelve el rendimiento de ajuste fino y el rendimiento operativo compuesto de la válvula deslizante, pero no resuelve el problema del ahorro de energía. El sistema de bomba cuantitativa y válvula de control de detección de carga tampoco ahorra consumo de energía, porque cuando el flujo de salida de la bomba excede el flujo requerido por el actuador (cilindro hidráulico y motor hidráulico), el exceso de aceite regresa al tanque a través del válvula de compensación de presión (para mantener constante la diferencia de presión) en energía térmica. Sólo un sistema completo de control de detección de carga puede resolver el problema de ahorro de energía.
4) Sistema de detección de carga con válvula de compensación de presión secundaria
La alemana Rexroth y otros (incluidos Atlas y Eder) han instalado sistemas de detección de carga en sus excavadoras hidráulicas. La función principal de la LUOV. (Last Unabhangige Durchfluss Vereilung) es: cuando varios actuadores funcionan al mismo tiempo y el caudal requerido es mayor que el caudal de la bomba hidráulica, se produce un suministro de aceite insuficiente, lo que no puede hacer que la persona que trabaja en el banco de trabajo Presión de carga -Se garantiza un control independiente del actuador. El sistema LUDV puede garantizar que la velocidad de trabajo de todos los actuadores disminuya proporcionalmente cuando el suministro de aceite sea insuficiente para obtener el control independientemente de la presión de carga. a. Sistema de desplazamiento automático de dos velocidades El sistema de desplazamiento automático de dos velocidades sólo tiene esta función cuando el interruptor de velocidad de desplazamiento está en la posición de segunda velocidad. En este momento, su señal hace que la válvula solenoide de segunda velocidad de desplazamiento invierta la dirección; al mismo tiempo, el motor de desplazamiento está en la posición de segunda velocidad a través del servocilindro de segunda velocidad, por lo que la excavadora puede desplazarse a alta velocidad.
Además, la válvula selectora de control también se ve afectada por la presión de desplazamiento. Cuando la carga es grande, como al ir cuesta arriba, la válvula selectora de control cambia de dirección al lado de la primera velocidad; La presión del aceite se descarga, lo que hace que el motor de marcha cambie automáticamente a la posición de primera velocidad y aumente la fuerza motriz.
Cuando la excavadora camina sobre terreno plano o cuesta abajo, la resistencia al caminar se vuelve menor, la válvula selectora se controla para cambiar de dirección, el servocilindro actúa en la segunda velocidad y el motor de desplazamiento regresa automáticamente a la segunda velocidad. En la posición de velocidad, la máquina de control se mueve a alta velocidad.
b. Mecanismo de prevención de balanceo y rotación de la torreta El mecanismo de prevención de balanceo y rotación de la torreta es un mecanismo que elimina el balanceo de la torreta de la excavadora después de que deja de girar. Su principio de funcionamiento es:
El caballo giratorio deja de funcionar. Durante el proceso, ambos lados de la válvula antirretroceso se ven afectados por la presión de descarga y el resorte se comprime. Dado que las presiones izquierda y derecha son iguales, la válvula antirretroceso no puede invertir la dirección.
Después de que el motor rotativo deja de funcionar, la presión en el lado del puerto B es mayor que la del lado del puerto A, lo que produce una fuerza de reacción en el motor rotativo y hace que el motor rotativo se sacuda. Al mismo tiempo, la presión en el lado del puerto A es mayor que en el lado del puerto B, lo que afecta la rotación inversa. Evita que la válvula acumule presión. Como hay un orificio de estrangulación en la válvula, se produce un retraso y la válvula deslizante se mueve hacia la derecha, de modo que los puertos A y B están conectados y las presiones son iguales. Por lo tanto, el plato giratorio gira y se sacude sólo una vez.
c. Sistema de control del dispositivo de trabajo Hay seis actuadores en el sistema hidráulico de una excavadora hidráulica: motores de desplazamiento izquierdo y derecho, motor de rotación de la mesa transportadora, cilindro hidráulico de la pluma, cilindro hidráulico del brazo y cilindro hidráulico del cucharón. Para mejorar la productividad de la excavadora y ahorrar consumo de energía, durante el proceso de excavación y carga de la excavadora, el motor de giro y tres tipos de cilindros hidráulicos deben coordinar sus acciones, es decir, el sistema de control del dispositivo de trabajo debe tener la siguientes tres funciones:
(1) Función de control de la máquina de control. El cucharón se mueve en línea recta a lo largo del plano horizontal o en cierto ángulo con el plano horizontal, en un arco en cualquier trayectoria;
(2) Función de minería de carga. Elevación, rotación y descarga completa del cucharón.
Durante este proceso, se requiere que el cucharón mantenga el ángulo al comienzo de la elevación con respecto al nivel del suelo para evitar que los materiales en el cucharón caigan durante el proceso de elevación.
(3) Función de control de reinicio. Después de la descarga, el cucharón vuelve a la posición inicial de excavación mediante la articulación de los cuatro movimientos de pluma, balancín, cucharón y rotación. a. Sistema de control de temperatura del aceite hidráulico La mayor parte de la pérdida de potencia en el sistema hidráulico se convierte en calor, lo que hace que la temperatura del aceite aumente. Como resultado, no sólo reduce la eficiencia del sistema hidráulico, sino que también acelera el deterioro de la calidad del aceite. Según los datos, por cada aumento de 9 grados en la temperatura del aceite hidráulico por encima de 55 grados, la vida útil del aceite se reducirá a la mitad. Por lo tanto, se debe evitar en la medida de lo posible una temperatura excesiva del aceite hidráulico.
El dispositivo de control de temperatura del aceite está en estado de alarma después de combinarse con el dispositivo de control de ahorro de energía. Cuando el dispositivo funciona, primero configura el protector de sobretemperatura termofusible dentro del rango de temperatura razonable. el sistema y luego cierra el protector magnético de sobrecalentamiento de acero. El interruptor de límite de temperatura desconecta el interruptor de control de temperatura bajo el control de la función de bloqueo automático. Cuando la temperatura del aceite aumenta a la temperatura establecida del protector de sobrecalentamiento de fusión en caliente, el interruptor de límite de temperatura de acero magnético se desconecta automáticamente y el interruptor de control de temperatura se cierra. Al mismo tiempo, la luz indicadora de control de temperatura se enciende para dar instrucciones de advertencia temprana. Esta señal de indicación a su vez controla la apertura del acelerador del motor diésel a través del interruptor de selección del modo de funcionamiento y el controlador electrónico del acelerador del módulo de control electrónico de ahorro de energía. La velocidad del motor diésel se reduce, reduciendo así el flujo de la bomba hidráulica, controlando la velocidad del motor diésel. Generación de calor del sistema hidráulico y evitando fugas de aceite. La temperatura del líquido continúa aumentando.
Después de que se levanta la advertencia de temperatura, el interruptor magnético de límite de temperatura de acero se cierra para eliminar el impacto del aumento de la temperatura del aceite en el módulo de control electrónico de ahorro de energía, devolviendo así la excavadora a las condiciones normales de trabajo.
b. Sistema de detección de fallas y monitoreo de las condiciones de trabajo de la excavadora hidráulica El sistema de detección de fallas y monitoreo de las condiciones de trabajo de la excavadora hidráulica juega un papel importante en la mejora de los métodos de mantenimiento, garantizando una operación segura y eliminando peligros ocultos de accidentes. Actualmente, el sistema tiene dos formas: una es una computadora de diagnóstico: un terminal portátil conectado al sistema a bordo, como el sistema de diagnóstico de fallas Dr.EX de Hitachi Construction Machinery Company de Japón, el otro es un sistema instalado aleatoriamente, como el O&K de Alemania; El sistema de control de condiciones de trabajo (BCS) de la compañía es el primero en utilizar tecnología de comunicación satelital para transmitir el estado técnico y la ubicación de fallas de cada excavadora en funcionamiento desde un transmisor aéreo a un satélite sincrónico, que luego es enviado de regreso por el satélite. al centro de gestión de mantenimiento, y el estado de operación de cada excavadora se muestra en tiempo real en la pantalla de la computadora del centro de gestión.
c. El sistema de control automático de excavadora hidráulica utiliza un transmisor láser para controlar la excavación automática. El principio básico es instalar un transmisor láser giratorio en el sitio de construcción, que puede controlar varias excavadoras a la misma solicitud. Trabaja en la superficie base. Se instala un receptor láser en la excavadora y hay tres objetivos de luz: los objetivos de luz superior e inferior y el objetivo de luz de referencia. Cuando el rayo láser emitido por el transmisor láser incide exactamente en el objetivo luminoso de referencia, el dispositivo de trabajo de la excavadora sigue funcionando en la superficie de trabajo ideal requerida. Si los cambios en factores externos hacen que el dispositivo de trabajo de la excavadora se desvíe de la superficie de trabajo ideal requerida, el rayo láser alcanzará el objetivo superior o el objetivo inferior, lo que indica que el dispositivo de trabajo se ha desviado. En este momento, el objetivo de luz superior o el objetivo de luz inferior convertirán la señal de luz en una señal de comando electrónica para hacer que actúe la válvula desviadora de la excavadora, controlando así la dirección del flujo del aceite hidráulico y devolviendo el dispositivo de trabajo de la excavadora a la superficie de trabajo ideal requerida según el encargo. El sistema de control automático de excavación que utiliza transmisores láser puede reducir en gran medida la intensidad del trabajo del conductor y obtener una mejor calidad de la operación de excavación.
d. Excavadora a control remoto Una excavadora a control remoto se refiere a una excavadora controlada por un dispositivo de circuito cableado o inalámbrico. Generalmente, la distancia del control remoto con cable es de 150 a 300 m y la distancia del control remoto inalámbrico es de 1500 a 2000 m.
En el dispositivo de control remoto, el desplazamiento de la palanca de control se convierte en voltaje y luego el convertidor A/D lo convierte en un valor digital. La señal paralela de cada palanca de control se convierte en una serie. Señal, que es procesada por un motor inalámbrico de procesamiento de transmisión, su señal se transmite a la excavadora. La señal recibida por la excavadora es opuesta a la acción cuando se transmite, se convierte en un valor actual y pasa a través de la válvula reductora de presión proporcional electromagnética para hacer actuar el actuador (cilindro hidráulico o motor hidráulico). Otras acciones también dependen de la recepción de señales inalámbricas para activar el actuador a través de la válvula solenoide.
e. Sistema de control integral de la excavadora hidráulica
Las características principales del sistema de control de la excavadora hidráulica son:
(1) Se utiliza control electrónico de carga compensada por presión La detección es el sistema hidráulico. Consta de una válvula de control sensible a la carga y una bomba variable de control sensible a la carga. El caudal de salida de la bomba hidráulica es siempre igual al caudal requerido por el actuador (cilindro hidráulico, motor hidráulico).
(2) Se adopta un sistema de ajuste de potencia controlado electrónicamente. Esto implica principalmente configurar la potencia del motor y la bomba hidráulica a través de la computadora, determinar la apertura del acelerador del motor y el desplazamiento de la bomba hidráulica. De esta manera, se pueden adoptar diferentes características del motor y de la bomba hidráulica según las diferentes condiciones operativas de la excavadora, y las curvas características se determinan mediante software informático.
(3) Se adopta un sistema de control que combina control manual y electrónico. Debido a que las condiciones del lugar de trabajo de la excavadora son cambiantes y la operación es compleja, el control manual sigue siendo indispensable, pero el control electrónico desempeña un importante papel de ajuste auxiliar. Por ejemplo, durante toda la operación de la excavadora, el conductor solo puede operar una manija, y el resto de los movimientos son movimientos entrelazados automatizados. Sin embargo, se adopta el principio de prioridad manual y el sistema de control automático suspende la operación durante la operación manual.
(4) Se adopta un sistema de diagnóstico de fallas de terminal portátil, que puede detectar y manejar fallas de la excavadora de manera oportuna.