三．電器系統(tǒng)在挖掘機(jī)工作安全中的應(yīng)用和發(fā)展方向

　　挖掘機(jī)作為一種工程機(jī)械，其工作環(huán)境經(jīng)常處于危險(xiǎn)之中，每年都有傷亡事故發(fā)生，其中絕大多數(shù)都是因?yàn)樗緳C(jī)的不重視所引起，因此非常有必要利用傳感器對(duì)周圍環(huán)境的危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估，以提醒司機(jī)注意危險(xiǎn)。

　　造成事故的因素主要有：傾翻、回轉(zhuǎn)誤傷和誤撞、塌方等。

　　對(duì)于傾翻，往往是由于挖掘機(jī)在斜坡上工作引起的，因此可以利用一個(gè)傾斜傳感器來(lái)提醒司機(jī)工作的危險(xiǎn)程度，并系好安全帶。只這一項(xiàng)措施，就能避免很多傷亡事故的發(fā)生。

　　對(duì)于回轉(zhuǎn)誤撞，可以采取兩種措施，第一是在挖掘機(jī)尾部安裝聲光報(bào)警裝置，第二是在挖掘機(jī)尾部安裝距離傳感裝置，并將距離傳感裝置與回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)連接起來(lái)，在監(jiān)測(cè)到有障礙物時(shí)切斷液壓動(dòng)力或先導(dǎo)動(dòng)力，時(shí)回轉(zhuǎn)動(dòng)作停止以避免事故。

　　對(duì)于塌方的危險(xiǎn)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)挖掘工作中掌子面的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到掌子面的高度過(guò)高時(shí)，就發(fā)出警報(bào)，提醒司機(jī)注意。

　　四．電器系統(tǒng)在挖掘機(jī)檢測(cè)、維護(hù)和測(cè)試中的應(yīng)用和發(fā)展方向

　　挖掘機(jī)在工作中的可靠性對(duì)于其工作效益有極大的影響。前面介紹過(guò)，可以將挖掘機(jī)的所有工作參數(shù)都用模擬傳感器記錄下來(lái)，一方面給司機(jī)報(bào)警，起到提醒的作用，另一方方面可以給專業(yè)人士進(jìn)行評(píng)估，也可以觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行自我維護(hù)操作，例如觸發(fā)強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作。

　　另外，利用點(diǎn)陣式液晶顯示，還可以為司機(jī)提供很多有益的提示，例如顯示操作手冊(cè)，到一定的工作時(shí)間后自動(dòng)提示司機(jī)應(yīng)當(dāng)完成的維護(hù)工作等。

　　在挖掘機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有時(shí)也迫切需要了解很多挖掘機(jī)工作的參數(shù)，此時(shí)需要挖掘機(jī)電器系統(tǒng)能夠支持這種功能，以完成液壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中負(fù)載大小的檢測(cè)和多路閥、液壓馬達(dá)、液壓泵、液壓缸等的工作參數(shù)的記錄，以及在長(zhǎng)期工作狀態(tài)下這些參數(shù)的變化情況，以便對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行完整的評(píng)估，如操縱性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、節(jié)能性等。
　　
　　五．電器系統(tǒng)在挖掘機(jī)節(jié)能控制中的應(yīng)用和發(fā)展方向

　　同汽車電器一樣，挖掘機(jī)電器系統(tǒng)中技術(shù)含量最高的部分在于其動(dòng)力系統(tǒng)的控制——節(jié)能控制。

　　眾所周知，挖掘機(jī)工作過(guò)程中存在各種功率損失，其中占主導(dǎo)地位的是液壓系統(tǒng)內(nèi)部損失和功率匹配損失。針對(duì)液壓系統(tǒng)功率損失，國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)了多種節(jié)能控制技術(shù)，較好地解決了這一問(wèn)題。功率匹配損失是由于挖掘機(jī)工況復(fù)雜，負(fù)載變化劇烈，導(dǎo)致柴油機(jī)嚴(yán)重偏離經(jīng)濟(jì)工作區(qū)，造成燃油利用率不高，尤其是在高轉(zhuǎn)速、小負(fù)載的情況下。為解決這一問(wèn)題，國(guó)外很早就展開(kāi)了研究，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵采取功率匹配控制，目的是控制柴油機(jī)在各種負(fù)載功率條件下都工作在經(jīng)濟(jì)工作區(qū)。到目前為止，幾乎所有的國(guó)外公司生產(chǎn)的中型挖掘機(jī)都配備了這一控制系統(tǒng)，如小松公司的PC系列挖掘機(jī)，日立建機(jī)的EX系列挖掘機(jī)，卡特彼勒公司的挖掘機(jī)等。為進(jìn)一步提高功率匹配控制效果，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也做了大量的研究工作。這些技術(shù)曾經(jīng)大幅度降低了液壓挖掘機(jī)的油耗，但由于挖掘機(jī)本身工作負(fù)載的特點(diǎn)，決定了在傳統(tǒng)的功率匹配技術(shù)下，難以進(jìn)一步提高節(jié)能效果。目前，在這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)和國(guó)外差別已經(jīng)不大，在二十噸級(jí)的液壓挖掘機(jī)上，國(guó)內(nèi)普遍采用了電控泵和自國(guó)內(nèi)主研發(fā)的節(jié)能控制器。但在小挖上，由于成本的限制還應(yīng)用不多。

　　在傳統(tǒng)的功率匹配控制中，只有在最大負(fù)載功率下，柴油機(jī)與液壓泵的功率才能匹配得較好，使柴油機(jī)工作點(diǎn)位于經(jīng)濟(jì)工作區(qū)。由于負(fù)載的劇烈波動(dòng)，最大和最小負(fù)載功率是交替變化的，加到柴油機(jī)輸出軸上的扭矩也劇烈波動(dòng)，使柴油機(jī)在小負(fù)載時(shí)工作點(diǎn)嚴(yán)重偏離經(jīng)濟(jì)工作區(qū)，因此這種傳統(tǒng)的功率匹配是不完全的。另外，為滿足最大負(fù)載工況的要求，在工程機(jī)械的設(shè)計(jì)中必須按照工作過(guò)程中的峰值功率來(lái)選擇柴油機(jī)，因此柴油機(jī)功率普遍偏大，燃油經(jīng)濟(jì)性較差。當(dāng)選不到大功率柴油機(jī)時(shí)，很容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載，這在一些小挖上表現(xiàn)得非常明顯——柴油機(jī)經(jīng)常過(guò)熱。

　　為解決這些問(wèn)題，國(guó)外各著名工程機(jī)械生產(chǎn)廠家普遍將研究開(kāi)發(fā)方向轉(zhuǎn)向了混合動(dòng)力系統(tǒng)。2003年，日立建機(jī)推出了世界上第一臺(tái)輪式裝載機(jī)；2004年5月，小松公司則推出了世界上第一臺(tái)試驗(yàn)型混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)。隨后，神戶制鋼，卡特彼勒等公司也推出了自己的混合動(dòng)力挖掘機(jī)。這些公司普遍采用的是油電混合的解決方案，借助蓄電池、超級(jí)電容等儲(chǔ)能元件，在小負(fù)載工況下由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)向儲(chǔ)能元件蓄能，在大負(fù)載工況下再將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，作為輔助動(dòng)力與柴油機(jī)一起滿足峰值負(fù)載功率的要求，或者用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)輸出功率和扭矩的均衡控制。這樣，就可以在設(shè)計(jì)中按照平均負(fù)載功率來(lái)選擇柴油機(jī)，用功率較小的柴油機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)大噸位挖掘機(jī)，而且柴油機(jī)的運(yùn)行工況平穩(wěn)，始終處于高效運(yùn)行狀態(tài)，因此能大幅提高燃油效率。