装载机液压系统节能研究

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设计研究 Design&Research装载机液压系统节能研究Research Oil loader hydraulic system energy saving梁振国 ，吴荫登 ，吴学松LIANG Zhen-guo.W U Yin·deng.WU Xue-song(1广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007；2中国建筑科学研究院 建筑机械化研究分院，河北 廊坊 065000)摘 要分析比较装载机的定量与变量液压系统及能量损失及效率，应采用负荷传感的变量液压系统，可有效提高液压系统效率，实现节能目的。

[关键词 装载机；液压系统；容积调速；溢流调速；负荷传感；变量系统；节能装载机液压系统作为装载机的重要组成部分，由转向系统与工作系统组成，分别控制着装载机的转向与装载机的工作装置。-般装载机液压系统的功率 占装载机发动机总功率的70%左右，其效率的高低会严重影响着装载机的油耗。

因此，装载机液压系统效率的提高，对装载机的节能非常有意义。

随着石油价格上升，用户对装载机的油耗越来越重视。国内装载机生产厂家也对节油的液压系统进行了深入的研究，大多数还处于研发试验阶段。本文对装载机节油的原理进行了分析，并以5t装载机的液压系统为例，计算定量液压系统与变量液压系统的能量损失。

1 定量与变量液压系统介绍1.1 定量液压系统原理市场上销售的装载机使用的液压系统大部分为定量系统，定量系统由定量齿轮泵和开中位的分配阀组成，其原理如图1。

定量系统为开中位溢流调速系统，存在中位大流量原程损失，在微控及最大压力时存在高压节流损失和溢流损失。因此，定量系统的效率-般不高。

1.2 变量液压系统原理变量液压系统由变量柱塞泵和负荷传感阀组成负荷传感反馈系统，其原理图如图2。

图1 定量液压系统 图2 变量液压系统变量系统为闭中位容积调速系统，在中位时只是小流量壳体泄漏损失，在工作时还存在-个20bar的 节流损失，在微控及最大压力时无节流损失和无溢流损失。因此，变量系统的效率高。

2 液压系统能量损失及效率计算装载机的-个作业循环如图3所示，为从 1处前进到2处插入料堆，收铲斗，然后后退到 l处，再从 1处边前进提升铲斗到3处，到最高点后在 3处卸料或装车，接着从 3处边后退边下降铲斗退到 l处，就完成了-个作业循环。

这-个作业循环的时间-般在 30s。定量系统的装载机在这个作业循环中存在的损失为中位损失、高压溢流损失、溢流损失；变量系统的装载建筑机械化201 3(09)45Design& Research 设计研究舔 图3 装载机作业循环变量机在这个作业循环中存在的损失为中位损失、节流损失。表 1与表2分别为为 5t定量系统装载机与 5t变量系统装载机的在-个作业循环中各种损失的时间长短、压力大孝流量大邪能量损失的计算结果。

表1 定量系统能量损失计算项目 中位损失 高压节流损失 溢流损失时间t(S) 30 1 l压力 P (bar) l0 l2O 207流量 Q(L/min) 320 1O0 320损失的能量 W (J) 160000 20000 110400总损失的能量 (J) 290400注： P Q t×1 000/600表2 变量系统能量损失计算项目 中位损失 节流损失时间 f(s) 30 7.5压力 P(bar) 20 20流量 Q(L/min) l0 320损失的能量 J) 10000 80000总损失的能量 (J) 90000根据物理学中做功的原理为力乘以距离，装载机液压系统对铲斗中的物料做的有用功为铲斗中物料的重量乘以铲斗收斗后从地面举升到最高时的高度，5t装载机铲斗的举升高度-般为4m，因此，做的有用功为W右FX S5000×9.8×4196000(J)其中，F为力，N； 为高度，m。

定量液压系统的效率为 有/( 有 尢)x 100%1 96000/(1 96000290400)X 1 00%40.3%。

变量液压系统的效率为叩 有/( 有 无)×100%1 96000/(1 9600090000)×1 00%68.5%。

46 201 3(09)建筑机械化可见，变量系统比定量系统的效率高。

3 试验比较以5t装载机的定量液压系统与变量液压系统做试验比较，其节油率如表 3。

表3 变量系统相对定量系统节油百分比项 目 节油率行驶 100km变量系统相对定量系统节油率 12%松散物料作业工况变量系统相对定量系统节油率 15%重载物料作业工况变量系统相对定量系统节油率 22%从各工况的油耗对 比来分析，变量 系统的油耗都比定量系统的油耗低，节油幅度在12%～22%之间。

4 结 语装载机液压系统由定量系统改为变量系统，可以有效地提高液压系统的效率，从而达到节能的目的。如按松散作业工况节油 15%计算，1台装载机平均作业油耗按 13L/h计算，每天工作 1Oh，-年工作 250天，柴油价格按 8元/L计算，-年节省的油费为3.9万元，可以为用户节省大量的使用成本。因此，变量系统的应用，能降低后期用户的使用成本，可以大大提高产品的竞争力。

从 2013年 4月的 bauma2013展出的产品来看，国外装载机液压系统几乎全是采用变量系统，变量系统已经成为国外装载机液压系统的主流。随着国家对节能降耗及用户对后期使用成本的关注，变量系统在国内的推广及应用会得到快速的发展。 圈[