液压挖掘机是土石方工程的主要施工机械,面对液压挖掘机负载变化频率高的特点,当今液压挖掘机的负载反馈系统设计多采用电液比例电磁阀来实现,本文以沃尔沃EC210型挖掘机两例液压系统异常故障为研究对象,剖析该型挖掘机的工作控制原理,分析此类故障的产生原因与主要危害,提出此类故障的判断方法与排除手段。该研究结果对提高同类挖掘机液压系统的维护保养水平、装备的完好率和工程保障能力具有重要的现实意义和参考价值。

针对沃尔沃EC210型挖掘机出现斗杆回收慢的故障,本文通过分析该型挖掘机的工作控制原理,找出故障原因并介绍故障排查方法,为同类型挖掘机故障解决提供参考方案。

阐述履带式液压挖掘机的操作评价中的注意事项,对挖掘机操作性评价的项目进行分类,根据在日常工作中碰到问题分析主要原因并总结规律,将液压挖掘机的评价标准分为操作的线性度、液压冲击、吸空、复合动作的协调性、舒适性5个方面,对每个方面测试规律进行总结,以确保调试工作能够更加规范、有效地进行。

为解决挖掘机工作装置传统设计保守,导致大量能源资源消耗以及严重的环境排放问题,提出一种基于自适应近似模型的结构轻量化设计方法。计算结构设计参数对质量、变形和应力的综合贡献度,筛选作用显著的参数作为设计变量。构建近似模型资源池,根据最大的决定系数自适应构建近似模型的响应面。在此基础上建立以最小质量为目标,应力与变形为约束的优化模型,结合遗传算法开展结构轻量化设计。结果表明所提方法实现某型号液压挖掘机动臂减重9.38%,并通过仿真验证应力和变形满足动臂的设计要求。

常规液压挖掘机以发动机为动力源驱动液压泵,带动整机液压系统,完成相应动作,作业燃油供给便利,但燃油箱容积有限,需定时加油,燃油燃烧产生的废气、噪声,严重制约着节能减排;而电动机驱动液压泵作为新型动力源,具有节能环保等优点,不需定时加注燃油,可持续作业。基于此状态,油电双动力液压挖掘机作为挖掘机的一种特种机型诞生,同时装备发动机和电动机,使用电动机噪声低,无污染物排放,运营成本远低于发动机;无外接电网场所,发动机驱动,避免电动机驱动挖掘机受局限的不足。同时达到践行低碳环保措施,促进生态文明发展之目的。

针对挖掘机电液比例控制系统受到液压缸非线性摩擦导致系统稳定性和控制精度降低的现象,提出利用改进粒子群算法和前馈补偿相结合的策略,对控制系统进行优化,以提高系统位移跟踪精度。建立电液系统模型,并用改进的Stribeck模型描述非线性摩擦。通过改进的粒子群算法对模型参数进行辨识优化,根据结构不变性原理设计出一种动态摩擦前馈补偿方法。在此基础上,进行正弦信号、高速工况和低速工况实验。实验结果表明:提出的Stribeck模型和摩擦补偿控制方法可以有效改善低速爬行和平峰现象,并使轨迹追踪精度提高45%左右。

针对含有博世力士乐背压阀总成的大型挖掘机液压回油背压系统,存在液压油温偏高及液压油散热器使用800~1200 h后出现渗油的故障现象,通过在外部管路增设单向阀、节流阀等零部件,实现回油背压单向阀的控制腔内最高工作压力设定及液压油快速充放,降低单向阀开启压力超调量,避免故障现象的产生。经试验验证,该方案简单可行、成本低,已授权实用新型专利(CN216199383U),在某公司的中大型液压挖掘机上推广运用。

为进一步提升液压挖掘机的控制精度和工作效率,在对液压挖掘机铲斗、斗杆和动臂工作装置轨迹规划及其规划作业范围分析的基础上,根据液压挖掘机工作装置的控制需求完成相应控制系统的总体设计,并完成关键部件的选型设计;最后,对控制系统的PID控制器的参数进行整定,并对PID控制效果与传统控制器的效果进行对比。

以某型挖掘机为研究对象,搭建铲斗挖掘力、斗杆挖掘力以及倾翻力矩试验平台,通过试验研究挖掘机挖掘力,并结合整机稳定性进行分析.试验结果表明:最高转速时铲斗挖掘力试验值为160.1 kN,设计值为165.2 kN,相对误差为3.09%;斗杆挖掘力试验值为218.5 kN,设计值为226.7 kN,相对误差为3.62%,均在误差允许的范围内.纵向挖掘倾翻力矩为397.7 kN·m,安全系数为3.46;横向挖掘倾翻力矩为575.3 kN·m,安全系数为2.34,均存在较大安全裕度.基于理论研究挖掘力影响因素,并进行试验对比,验证了试验方法的有效性.

针对正流量液压挖掘行走跑偏的问题,提出一种基于T-S故障树的故障诊断最优序列多属性决策方法。研究正流量液压挖掘机行走液压系统,分析行走跑偏成因。最后,将基于T-S故障树的故障最优诊断序列多属性决策方法应用于正流量液压挖掘机行走跑偏分析,利用T-S故障树求解正流量挖掘机行走液压系统各元件的概率重要度作为故障诊断排序的重要依据,利用多属性决策方法生成最优诊断序列,对快速精准、最小代价定位正流量液压挖掘机行走跑偏故障源起重大作用。