机电一体化技术在挖掘机上的运用

机电一体化技术在挖掘机上的运用，几乎每个挖掘机的主机厂家都展示了在该技术领域内的应用水平。 　　电控挖掘机 　　该类型产品是指在普通的液压先导式操作挖掘机的基础上，采用电液比例技术控制的挖掘机，相应的以电比例手柄取代液压先导手柄。其基本原理是首先采集电手柄的动作信号，然后利用控制器进行运算，zui后输出相应的PWM值控制比例阀。结合布置于机器上的传感器，电控挖掘机还可以实现某些自动或者半自动功能。 　　现场展出的比较典型的电控挖掘机有： 　　（1）Leica公司研发的挖掘机工作平台。该平台是Leica公司为演示其电控挖掘机控制技术专门定制的，既采用电液比例技术，同时又配备辅助挖掘操作装置，通过安装在平台上的显示屏及工作装置上的倾角传感器，可以实时显示铲斗的轨迹。 　　（2）山河智能的SWEL55型挖掘装载机。该机型不同于普通的挖掘装载机，其工作装置位于一端，从挖掘机切换成装载机时，只需将工作装置折叠即可完成，反之亦然。为了便于工作装置的模式转换，该机器采用了全电控技术，通过控制器可以轻松完成模式的转换及电手柄在不同模式下的不同功能。 　　（3）斗山的主从式挖掘机。其控制原理为：采用一种主从方式的控制形式，即通过手指、手腕、大臂分别对应控制铲斗、斗杆与动臂;通过小臂的左右偏转来控制挖掘机的回转。在操作过程中，当操作者（主控制方）的相应关节动作后，计算机采集到该信号，并与安装在挖掘机（从控制方）上的角度传感器的信号进行比较。如果存在偏差，则发出遥控信号控制挖掘机消除偏差，从而达到控制挖掘机的目的。由于其原理是点到点控制，因此在同步性上存在误差。 　　具有辅助挖掘系统的挖掘机 　　为提高作业效率，近几年来，辅助操作系统逐步得到各主机厂的重视。在展会现场也展出了相关的产品。严格来说，高精度GPS技术的运用也属于辅助操作的范畴，因上文已经叙述，在此不再展开，仅对单机的辅助挖掘系统进行介绍。现举2个例子加以说明：Prolec公司开发的挖掘机辅助挖掘系统、约翰?迪尔60D型挖掘机均采用了Leica公司开发的整套辅助挖掘系统。这2套系统的基本工作原理类似：主要利用安装在挖掘机工作装置上的角度或者倾角传感器，实时检测挖掘机的工作状态;利用系统中的仪表显示工作装置的轨迹及铲斗末端坐标。在进行精细作业时，可以在仪表中输入要完成的工作面的形状，操作者可以按照提示进行工作，直到完成预定的形状。尤其是在挖掘复杂形状的工作面和平整作业中，该系统可以提高工作效率和精度。如果配合激光技术，还可以利用安装在斗杆上的红外接收装置，挖掘规定深度的基坑。该类技术在提高精度的同时，也节约了人工成本。 　　运用在挖掘机上的监控系统 　　在挖掘机，尤其是20t以上的挖掘机上，采用高品质液晶彩色显示屏，在国内外得到广泛的认可。现以展会现场2款比较精美的仪表加以分析：Trimble公司为挖掘机开发的CB430型仪表，小松的中挖仪表。其中Trimble以动画的形式实时显示挖掘机的运动轨迹，并提供坐标，而且显示屏的按钮可以实现视角的切换。小松的仪表界面分为2部分：一部分显示整机的工作参数，另一部分可以单屏和双屏的形式显示车体尾部安装的摄像头采集到的图像。2套操作仪表整体效果好，显示/监控系统界面直观简洁、标识准确易懂，便于操作。在仪表方面，国内厂家均已采用，但国外仪表的高品质性，值得国内挖掘机厂家学习。 　　自动怠速系统在小型挖掘机上的应用 　　在美国市场，发动机排放要求非常严格，只有符合Tire 3标准的发动机才能在美国市场销售。因此进入美国市场的中挖多数都采用了电控发动机。无论在可控性还是节能性方面都较机械式发动机有很大的改善。但由于成本问题，在10t以下的小型挖掘机上，机械式发动机还是被广泛采用。因此，在节能方面，国外挖掘机厂家采用了不同的技术。 　　JCB小型挖掘机上 采用的一种电控油门执行机构，驱动器采用了一种液压缸，在结构上采用角度传感器实时反馈油门的位置，另外配合连接到液压缸上的一个电磁阀实现电子油门及自动怠速功能。 　　纽荷兰小型挖掘机的自动怠速系统，其油门仍采用机械拉杆（软轴）的形式，只是设计了一个自动怠速结构。当系统监测到需要自动怠速的时候，电磁铁吸合，机构动作，发动机回到怠速状态。