浅议中鸿FT20A多级功率型装载机

1、    浅议中鸿ft20a多级功率型装载机    任娜王金华摘 要 为解决装载机优先负荷传感转向液压系统存在较大功率损失的问题，青岛中鸿矿业技术有限公司基于该系统的消化理解，并结合实际情况，开发了基于优先负荷传感的多级合流控制系统即多级功率系统，取得了良好的市场反响和较好的经济社会效益。本文从原理分析方面对系统节能和性能特色进行了解读，对后续工程机械节能产品开发有一定的借鉴意义。关键词 装载机 节能 多级功率：th243 ：a0前言装载机整机结构比较复杂，转向系统是重要的主要组成部分。转向系统与整机动力系统和传动系统是否能够匹配，与整机的性能存在显著联系

2、。传统的设计方案下，转向系统流量按照怠速即能满足正常的作业使用要求，就造成了高负荷下优先阀压损高，能量利用率低的问题。对其进行优化设计，是解决上述问题的主要途径。中鸿ft20a多级功率转向系统，原理图如下（见图1）：其中，p1泵为转向泵，p2泵为辅助泵，p3泵为工作泵。油液流向如下：（1）方向盘高速转向时（尤其是发动机怠速时），转向泵（p1）和辅助泵（p2）经流量转换阀合流供转向器。（2）转向器中速转动时，流量转换阀根据转向器p口压力和ls口反馈压力，按需优先满足转向系统流量后，转向泵（p1）和辅助泵（p2）的多余流量合流至工作系统。（3）不转向时，转向器p口压力和ls口作用在流量转换阀阀芯两

3、端的压差最大，阀芯处在最左端，转向泵（p1）和辅助泵（p2）向工作系统供应流量。（4）卸荷阀装在合流管路上，设定压力1616.5mpa，低于这个压力，可以正常合流，高于这个压力p1和p2泵低压卸荷。1转向轻便分析计算：发动机怠速n（r/min）：800， 转向泵流量q（l/min）： 多级功率合流系统31.5， 双泵合流系统50.5； 开关泵流量q1（l/min）：多级功率合流系统31.5； 转向器排量q（ml/r）：800。以上按ft20a发动机怠速时转向速度计算。已知：ft20a转向油缸缸径为 90mm，杆径为 45mm，行程为360mm。整车由左侧打转向到最右侧所需流量为q：q=*902

4、+*（902452）*360=4007887mm3=4.007l因此ft20a整车从左侧打转向到最右侧需方向盘转数n=5r（1）双泵合流ft20a系统：整车从左侧打转向到右侧所需时间t1=0.079min此时双泵合流etx955整车方向盘转速为n1=63 r/min（2）多级功率合流ft20a系统：整车从左侧打转向到右侧所需时间t2=0.064min此时多级功率合流etx955整车方向盘转速为n2=78.6 r/min因此，相同整车配置情况下发动机怠速时，多级功率合流系统方向盘极限比双泵合流系统高15.6r/min，提升约25%。计算数据与实测值相符。2节能設定工况及计算v型作业模型（见图3）

5、：此工况针对上述两种液压系统型式，主要差别在于慢转向时多级功率系统能量损失小，对于正常的工作模式下操作不太激烈的驾驶员：2.1整机参数（2000rpm降转速机型）发动机转速n1（r/min）： 1500（中度油门）（多级功率合流系统及双泵合流系统）；转向圈数n（r/min）：30（多级功率合流系统及双泵合流系统）；转向泵出口平均压力p（mpa）：7.5（多级功率合流系统及双泵合流系统）；转向泵流量q（l/min）：59（多级功率合流系统），95（双泵合流系统）；开关泵流量q1（l/min）：59（多级功率合流系统）；转向器排量q（ml/r）：800（多级功率合流系统及双泵合流系统）。整机参数（

6、2000rpm降转速机型）备注：平均中度油门1500为估计数值，工作区间转向泵出口压力7.5mpa数据取自载荷谱。2.2理论计算2.2.1多级功率合流系统当转向圈数为30r/min时，转向实际所需流量q2：q2=q*n*0.001=24l/min此时转向泵功率损失w1：w1=（q- q2）*p/60= 4.35（kw）当转向圈数为50r/min时，转向实际所需流量q3：q3=q*n*0.001=40l/min此时转向泵功率损失w2：w2=（q- q3）*p/60= 2.4（kw）2.2.2双泵合流系统当转向圈数为30r/min时，转向实际所需流量q2：q2=q*n*0.001=24l/min此

7、时转向泵功率损失w1：w1=（q- q2）*p/60= 8.85（kw）当转向圈数为50r/min时，转向实际所需流量q3：q3=q*n*0.001=40l/min此时转向泵功率损失w2：w2=（q- q3）*p/60= 6.9（kw）2.3对比数据通过上述计算，功率损失对比如下：转向速度-30r/min：4.35（多级功率合流系统），8.85（双泵合流系统）；转向速度-50r/min：2.4（多级功率合流系统），6.9（双泵合流系统）。备注：多级功率系统功率损失较双泵减少4.5kw2.4燃油消耗量计算参考v形作业工况时间存在轻微转向的时间段约为60%：g=r*w*tr：燃油消耗量，200g/

8、kw·hw：功率（kw） t：时间（h） ：油泵机械效率g=200*4.5*0.6/0.8=675g换算为体积v=675*0.001/0.850.794（l）按照常规5t机型一小时耗油量为15升计算其节油率：省油率=0.794/145.3%2.5实际试验验证油耗（升/小时）：14.37（双泵合流系统），13.498（多级功率合流系统）；油耗（升/百吨物料）：4.65（双泵合流系统），4.04（多级功率合流系统）；节能效果（小时油耗节油率）： 比双泵合流6.1%（多级功率合流系统）；节能效果（百吨物料节油率）： 比双泵合流13.1%（多级功率合流系统）。备注：两种试验中试验车为同一台车（ft20a加长臂），试验时间间隔不大，相似环境温度及工况相同，与理论计算趋势相符，至于吨物料节油效果明显，下面进一步说明。3复合工况掘进力大，效率高复合掘进工况指同时收斗（过载）时向前牵引，这时候多级功率系统（确切的说是等值卸荷阀）将开关泵和转向泵卸荷，相比相同配置的双泵合流系统，有100ml/r的高压油离开工作循环，即约215nm的扭矩被释放，联合工况点从a转移到b，抑制了发动机调转（见图2）。通过动力匹配曲线可以简略得出，复合工况下发动机转速可以由1600rpm提高到1960rpm左右，实际牵引力增加了52kn（5t多）（见图4）。通过上述