Analisi dell'applicazione e dei vantaggi di prestazione del motore variabile a pistone assiale A6VE negli escavatori a striscia

Hmotori a pistoni assiali ydrauliciGioca un ruolo insostituibile nei sistemi di viaggio e slewing degli escavatori crawler. La serie A6VE di motori variabili a pistone assiale con assi smussati, con i loroOttima densità di potenza,Controllo variabile flessibileEVita di servizio ultra-lunga, sono diventati la soluzione di guida idraulica preferita per gli escavatori di cingolati di fascia alta in tutto il mondo. Questo articolo analizzerà in modo completo le caratteristiche tecniche dei motori della serie A6VE, i loro vantaggi dell'applicazione nel sistema di viaggio di escavatore, la loro progettazione corrispondente con il sistema di slewing, i metodi di diagnosi di guasti comuni e le tendenze di sviluppo futuro, fornendo una guida di riferimento dettagliata per i tecnici nel settore delle macchine ingegneristiche.

1. Panoramica della tecnologia motoria per pistone assiale idraulico

Il sistema di trasmissione idraulica, il motore a pistone assiale idraulico fornisce una forte potenza per vari tipi di macchinari di costruzione convertendo l'energia idraulica in energia meccanica. Negli escavatori Crawler, i motori a pistoni assiali sono utilizzati principalmente nei due sistemi chiave di trasmissione e rotazione superiore. Le loro prestazioni influiscono direttamente sull'efficienza operativa, l'accuratezza del controllo e il consumo di carburante dell'intera macchina.

Tabella: scenari di applicazione principale dei motori a pistoni assiali idraulici negli escavatori

Rispetto ai motori degli ingranaggi tradizionali e ai motori a palette, i motori a pistoni assiali hanno una pressione di lavoro più elevata (fino a 45 MPA), una gamma di velocità più ampia (lo spostamento può essere regolato a zero) e una migliore prestazione di efficienza (l'efficienza totale supera il 90%), il che è particolarmente adatto per applicazioni come gli scavatori che hanno requisiti esigenti per le prestazioni di potenza. La serie A6VE adotta un design dell'asse smusso, che raggiunge la regolazione sfollata di spostamento cambiando l'angolo tra il cilindro e l'albero di trasmissione, corrispondente perfettamente ai requisiti di alimentazione degli scavatori in diverse condizioni di lavoro.

2. Caratteristiche tecniche dei motori della serie A6VE

2.1 Struttura dell'innovazione e principio di lavoro

La serie A6VE di motori variabili a pistone assiale ad asse inclinato adotta un design unico del gruppo di rotore a pistone conico. Il pistone è disposto con un certo angolo (di solito 25 ° o 40 °) rispetto all'albero di trasmissione e lo spostamento viene modificato dall'altalena della piastra inclusa. Rispetto al tradizionale design della piastra inclusa, questa struttura ha una maggiore densità di potenza e una più forte resistenza all'impatto. Il suo principio di lavoro principale è: l'olio ad alta pressione entra nella cavità dello stantuffo attraverso la piastra di distribuzione, spingendo lo stantuffo a muoversi assialmente. A causa dell'angolo tra lo stantuffo e l'albero di azionamento, la forza assiale viene scomposta nella forza radiale e nella forza tangenziale e la forza tangenziale genera coppia di guida.

I motori della serie A6VE hanno varie modalità di controllo variabili, tra cui:

·Controllo della compensazione della pressione (tipo HZ3): regola automaticamente lo spostamento in base alla pressione del sistema per mantenere un'uscita di potenza costante

·Controllo proporzionale elettrico (EP1/EP2): controllo preciso dello spostamento attraverso segnali elettrici per ottenere una regolazione intelligente

·Remoto idraulico Remoto (tipo HA/HD): controlla l'angolo della piastra di swash usando un segnale idraulico esterno

2.2 Parametri delle prestazioni chiave

Tabella: confronto dei parametri tecnici di modelli tipici delle serie A6VE

Il sistema di cuscinetti del motore A6VE adotta un design del cuscinetto a rulli affusolato a doppia fila, che ha un'eccellente capacità di carico e una durata di servizio ultra-lunga. I test mostrano che in condizioni di lavoro standard, il tempo di lavoro medio senza problemi (MTBF) del motore A6VE supera le 10.000 ore, superando di gran lunga la media del settore. La sua efficienza di coppia iniziale è alta fino al 92%, il che può garantire l'inizio regolare dell'escavatore anche in ambienti a bassa temperatura.

2.3 Vantaggi di installazione e integrazione

La serie A6VE adotta un design di installazione della flangia centrale e può essere "plug-in" integrata nella casella di riduzione di viaggio dell'escavatore o nel meccanismo di slewing, semplificando notevolmente il processo di installazione. Il suo design strutturale compatto consente al motore di essere quasi completamente inserito nella scatola di riduzione, risparmiando oltre il 30% dello spazio di installazione. Questo metodo di integrazione presenta anche i seguenti vantaggi:

·Eliminare le tolleranze di installazione: il design autoallineamento compensa gli errori di produzione e assemblaggio

·Ridurre le vibrazioni e il rumore: la connessione rigida riduce la clearance e l'impatto della trasmissione

·Layout delle tubazioni semplificate: i passaggi dell'olio integrato riducono il numero di tubazioni esterne

L'albero di uscita del motore può essere configurato in modo flessibile e in varie forme, tra cui chiave piatta, spline (involuta o rettangolare), ecc., Che è conveniente per abbinare con riduttori di diversi produttori.

3. Applicazione di A6VE nel sistema di viaggio di escavatore Crawler

3.1 Progettazione del circuito idraulico del sistema di deambulazione

Il sistema di viaggio dell'escavatore Crawler di solito adotta un circuito idraulico chiuso, che consiste in una pompa variabile e un motore A6VE per formare una trasmissione idrostatica. Questo design ha capacità di recupero energetico e caratteristiche di velocità in collaborazione, che si adatta perfettamente alle esigenze di viaggio in condizioni di terreno complesse. I circuiti tipici includono:

·Circuito di azionamento principale: la pompa di spostamento variabile è direttamente collegata al motore A6VE per ottenere il controllo in avanti/inverso

·Circuito di rifornimento dell'olio: fornisce olio di raffreddamento al sistema chiuso e compensa perdite interne

·Circuito di lavaggio: mantieni l'olio di sistema pulito ed estendi la durata dei componenti

·Circuito di controllo della frenata: freno a più dischi integrato per garantire la sicurezza del parcheggio sulle piste

La funzione di controllo della compensazione della pressione del motore A6VE può regolare automaticamente lo spostamento in base alla resistenza di camminata: quando l'escavatore si arrampica su una pendenza o passa attraverso un'area fangosa, la pressione del sistema aumenta e il motore aumenta automaticamente lo spostamento per aumentare la coppia di uscita; Quando si viaggia ad alta velocità su una strada piatta, lo spostamento viene ridotto per aumentare la velocità. Questa caratteristica adattiva consente al motore di funzionare sempre nel punto operativo ottimale, riducendo il consumo di carburante del 15% -20%.

3.2 Ottimizzazione delle caratteristiche di bassa velocità e di coppia elevata

Gli escavatori Crawler devono spesso superare la grande resistenza in condizioni di lavoro difficili, il che pone requisiti rigorosi sulla stabilità a bassa velocità e sulla capacità di uscita della coppia del motore di viaggio. La serie A6VE affronta queste sfide attraverso le seguenti innovazioni tecniche:

·Lo stantuffo conico con struttura ad anello del pistone: sigillatura migliorata e perdita interna ridotta durante la crepitura a bassa velocità

·Progettazione della piastra di distribuzione ottimizzata: la struttura della finestra di distribuzione riduce la catena di trasferimento di energia e riduce le fluttuazioni della pressione

·Tecnologia tampone scanalatura triangolare: assorbe l'impatto del flusso, l'angolo di larghezza 15 ° e l'angolo di profondità 20 ° sono i parametri migliori

·Cuscinetti a doppia fila: resistere a grandi carichi radiali ed evitare la perdita di efficienza a causa della deformazione degli alloggi

Un tasso di fluttuazione di coppia inferiore al 5% a una velocità ultra bassa di 10 giri / min, soddisfacendo completamente i requisiti di controllo precisi degli escavatori. Il rapporto potenza-peso del motore raggiunge oltre 200kW/T, superando di gran lunga prodotti concorrenti simili.

3.3 Modalità e soluzioni di fallimento tipiche

Tabella: guasti e soluzioni comuni per il motore A6VE nel sistema di viaggio

La manutenzione regolare è la chiave per garantire il funzionamento affidabile a lungo termine del motore A6VE. Si consiglia di sostituire l'olio idraulico e il filtro ogni orario di lavoro del 2000 e controllare l'autorizzazione del cuscinetto e l'usura dello stantuffo ogni 5000 ore. L'uso della tecnologia di analisi del conteggio delle particelle di olio può rilevare in anticipo l'usura anormale ed evitare gravi guasti.

4. Design integrato di A6VE e Sistema di slewing Excavator

4.1 Requisiti tecnici per il sistema di slewing

Il sistema di slewing di escavatore è responsabile della rotazione a 360 ° della piattaforma superiore, che pone requisiti unici sul motore idraulico:

·Controllo di posizione preciso: ottenere accuratezza di posizionamento a livello di millimetro del secchio

·Caratteristiche di inizio morbido: ridurre l'impatto inerziale e proteggere le parti strutturali

·Prestazioni di frenata efficienti: impedisce al veicolo di scivolare quando si lavora su pendii

·Dimensioni di installazione compatta: risparmia spazio sul giradischi

La soluzione tradizionale utilizza una combinazione di motore e riduttore ad alta velocità, che presenta svantaggi come una grande perdita di efficienza e un forte impatto inerziale. Il motore della serie A6VE risolve perfettamente questi problemi attraverso la tecnologia di guida diretta e il controllo proporzionale elettrico.

4.2 Progettazione di un sistema idraulico rotante avanzato

I moderni escavatori di fascia alta utilizzano sempre più sistemi di slewing di rilevamento del carico basati su motori A6VE, che consistono principalmente da:

·Pompa di rilevamento del carico: regola automaticamente l'uscita del flusso in base alla domanda

·Valvola a più vie proporzionale: controllo preciso della direzione e della velocità del motore

·Motore proporzionale elettrico A6VE: risponde ai segnali elettrici per ottenere una modifica della velocità in collaborazione

·Gruppo di valvole anti-retro: eliminare lo shock di oscillazione durante l'arresto

·Valvola di ritardo del freno: coordina la frenata e la tempistica di rilascio idraulico

Quando il sistema funziona, il segnale pilota della maniglia operativa viene trasmesso alla valvola di rilevamento del carico e al motore A6VE attraverso la valvola pilota e la valvola a navetta. Il controllo proporzionale di spostamento del motore rende la velocità di oscillazione corrispondente proprio al comando operativo, ottenendo un'esperienza di controllo "punto e arresto". I dati di test mostrano che questo sistema può rendere l'accuratezza del posizionamento oscillante dell'escavatore entro ± 0,5 °, che è più di 3 volte superiore al sistema idraulico.

4.3 Recupero di energia ed efficienza Miglioramento

Un'altra applicazione innovativa del motore A6VE nel sistema di swing è la tecnologia di recupero dell'energia cinetica. Quando l'escavatore smette di ruotare, l'enorme energia cinetica inerziale della piattaforma superiore può essere convertita in energia idraulica dal motore e conservata nell'accumulatore. Il motore a pistone assiale a quattro porte di Rexroth di Rexroth ottimizza ulteriormente questo processo:

·Accorciare la catena di trasferimento di energia: ridurre le perdite nei collegamenti di conversione intermedia

·Espandi la zona ad alta efficienza: l'efficienza attivo è mantenuta superiore all'85%

·Algoritmo di controllo intelligente integrato: corrispondere automaticamente al miglior tempo di riciclaggio

I dati sul campo mostrano che il sistema di recupero dell'energia dotato del motore A6VE può ridurre il consumo complessivo di energia dell'escavatore del 12% -15% e l'effetto è particolarmente significativo in condizioni di frequente rotazione.

5. Analisi del caso di applicazione pratica

5.1 Progetto di trasformazione degli scavatori di grandi dimensioni

Il motore di viaggio originale di un escavatore CAT 349D in una grande miniera di carbone a cima aperta si surriscalda spesso e aveva bisogno di una revisione importante ogni 3000 ore in media. Dopo essere passato al modello A6VE160HZ3/63W-Val2200B:

·Tempo di lavoro continuo esteso a 8000 ore senza importanti riparazioni

·La capacità di arrampicata è aumentata dal 30% al 45%

·Costi di manutenzione ridotti del 60%

·Miglioramento del 18% nell'efficienza del carburante

I miglioramenti chiave includono:

1.Ottimizzare il circuito dell'olio idraulico per ridurre la perdita di pressione

2.Installare il sistema di raffreddamento a circolazione esterna

3.Utilizzare olio idraulico ad alta viscosità

4.Implementare il monitoraggio regolare di contaminazione dell'olio

5.2 Applicazione di supporto per macchina noiosa tunnel

In un progetto di tunnel della metropolitana a Shanghai, EBZ200H Roadheader di Sany Heavy Industry utilizza A6VE107EP2/63W-VZL020FPB-SK Doppi-Motor Drive System, che funziona bene:

·La forza di trazione raggiunge i 450kn, soddisfacendo i requisiti delle condizioni di lavoro hard rock

·Intervallo di velocità 0-15 m/min regolabile

·Controllo anti-slip, operazione di pendenza sicura e affidabile

Questa applicazione utilizza completamente i vantaggi di controllo proporzionale elettrico del motore A6VE. Attraverso una profonda integrazione con il sistema PLC della macchina noiosa tunnel, raggiunge una corrispondenza automatica della velocità di viaggio e della forza di propulsione, migliorando notevolmente l'efficienza di scavo del tunnel.

5.3 Sviluppo di una nuova generazione di escavatori intelligenti

L'ultimo escavatore intelligente XE370DK di XCMG utilizza il motore variabile proporzionale elettrico A6VM55EP1/EP2 di RexRoth per guidare il sistema di slewing. Le sue caratteristiche innovative includono:

·Funzione di calibrazione automatica: l'apprendimento dei parametri idraulici completi con un clic

·Algoritmo di controllo anti-onde: ridurre il carico durante le operazioni di sollevamento

·Interfaccia diagnostica remota: monitoraggio in tempo reale dello stato di salute motoria

·Manutenzione predittiva: avvertimento precoce dei guasti basati sull'analisi dei big data

Queste caratteristiche intelligenti rendono XE370DK un prodotto di riferimento del settore e vincono il premio annuale del prodotto per macchinari per macchinari per costruzioni per l'edilizia 2024.

6. Manutenzione e risoluzione dei problemi

6.1 Punti di manutenzione giornaliera

Per garantire il funzionamento affidabile a lungo termine del motore variabile del pistone assiale A6VE, le seguenti specifiche di manutenzione dovrebbero essere seguite rigorosamente:

Gestione dell'olio idraulico

·Utilizzare olio idraulico anti-wear ISO VG46 o VG68 con un indice di viscosità non inferiore a 95

·Mantiene la pulizia dell'olio per gli standard ISO 4406 18/16/13

·Sostituire l'olio idraulico ogni 2000 ore o all'anno (a seconda di quale evento si verifica per primo)

·Testare regolarmente l'olio per contaminazione da acidità, acqua e particelle

Manutenzione del filtro

·Se la differenza di pressione del filtro di aspirazione dell'olio supera 0,3 bar, sostituirlo immediatamente

·L'elemento filtro ad alta pressione deve essere controllato ogni 500 ore

·L'elemento filtro dell'olio di ritorno ha un indicatore di intasamento e deve essere sostituito entro 4 ore dall'allarme.

·Pulire l'interno dell'alloggiamento del filtro quando si sostituisce l'elemento filtro

Ispezione della parte meccanica

·Controllare quotidianamente la temperatura dell'alloggiamento del motore (non superiore a 90 ° C)

·Controllare la coppia di bulloni di montaggio settimanale (secondo il valore specificato del produttore)

·Controllare la perdita di guarnizione dell'albero ogni mese (è consentita una leggera umidità ma non gocciola per olio)

·Test Frence Release Pressure Quarterly

6.2 Tecnologia diagnostica professionale

Quando il motore A6VE si guasta, è possibile utilizzare i seguenti metodi diagnostici avanzati per individuare accuratamente il guasto:

Analisi dello spettro delle vibrazioni

·Raccogli i segnali di vibrazione del guscio e analizza le frequenze caratteristiche

·Coprendo fallimento: appaiono famiglie armoniche e bande laterali

·Usura dello stantuffo: aumento dell'energia delle vibrazioni di un ordine specifico

·Danno alla piastra della valvola: aumento dei componenti di impatto ad alta frequenza

Rilevazione di imaging termico

·Imager termico a infrarossi scansiona la distribuzione della temperatura sulla superficie del motore

·Perdita interna: area di surriscaldamento locale

·Scarsa lubrificazione: punti di temperatura anormalmente alta

·Fallimento di raffreddamento: l'aumento complessivo della temperatura supera lo standard

Ferrografia petrolifera

·Rilevazione della morfologia e composizione delle particelle di usura nell'olio

·Usura normale: piccole particelle uniformi

·Abbigliamento anormale: particelle simili a chip di grandi dimensioni

·Abbigliamento corrosivo: grandi quantità di particelle di ossido

6.3 Punti chiave del processo di revisione

Precauzioni di smontaggio

1.Segna tutte le posizioni di tubi e raccordi

2.Smantello Flange Connection utilizzando strumenti speciali

3.Protegge le superfici di accoppiamento di precisione da graffi

4.Disporre le parti smontate in ordine

Standard di ispezione dei componenti chiave

·Coppia dello stanger/cilindro: spazio adatto 0,015-0,025 mm, sostituire se fuori tolleranza

·Piastra di distribuzione: planarità ≤ 0,005 mm, i graffi piccoli possono essere riparati mediante macinazione

·Cuscinetti: se la clearance supera lo standard o la vaiolatura, devono essere sostituite

·SEALS: tutte le parti originali

Specifiche dell'Assemblea e del debug

1.Tutte le parti devono essere imbevute di olio idraulico prima del montaggio

2.Stringere i bulloni della flangia in fasi

3.Run-in dopo 30 minuti di operazione senza carico

4.Aumentare gradualmente il carico alla pressione nominale

5.Test di efficienza volumetrica ed efficienza della coppia

7. Future Technology Development Trends

7.1 Intelligenza e integrazione dell'IoT

Il motore A6VE di prossima generazione sarà profondamente integrato con la tecnologia industriale Internet of Things (IIoT) per raggiungere:

·Monitoraggio dello stato in tempo reale: pressione integrata, temperatura, sensori di vibrazione

·Funzionalità di calcolo dei bordi: elaborazione locale dei dati sulle prestazioni per ridurre i ritardi della trasmissione

·Modello gemello digitale: la simulazione virtuale prevede la vita rimanente

·Regolazione dei parametri remoti: ottimizzazione online dei parametri di controllo

Le aziende cinesi hanno lanciato un prototipo di motori intelligenti con un'interfaccia a canopen, che può essere direttamente connessa al sistema MES di fabbrica attraverso il protocollo OPC UA per fornire supporto ai dati per la manutenzione predittiva.

7.2 Innovazione nel miglioramento dell'efficienza energetica

Per soddisfare regolamenti sempre più rigorosi per le emissioni di carbonio, la serie A6VE sta sviluppando una serie di tecnologie per il risparmio energetico:

·Controllo adattivo a pressione: regolare dinamicamente la pressione del sistema in base al carico

·Materiali a basso attrito: i rivestimenti nano riducono le perdite meccaniche

·Gestione termica efficiente: ottimizzare i canali del petrolio interno per ridurre il aumento della temperatura

·Sistema di recupero di energia: l'energia cinetica frenata viene convertita in accumulo di energia idraulica

I test di laboratorio hanno dimostrato che queste innovazioni possono migliorare l'efficienza motoria complessiva del 5% -8%, riducendo il consumo di carburante di circa 3.000 litri all'anno in condizioni di scavo tipiche.

7.3 Nuovi materiali e nuove tecnologie

L'applicazione di materiali avanzati migliorerà significativamente il limite di prestazioni del motore A6VE:

·Lo stantuffo in ceramica: resistenza all'usura è aumentata di 10 volte, adatta a condizioni di pressione ultra-alta

·Shell composito in fibra di carbonio: 30% più leggero e più forte

·Piastra valvola stampata 3D: canali di olio interno complessi ottimizzano le caratteristiche del flusso

·Rivestimento lubrificante intelligente: regola automaticamente il coefficiente di attrito in base alla temperatura

Allo stesso tempo, la produzione intelligente guidata dai gemelli digitali raggiungerà:

·La verifica dell'assemblaggio virtuale accorcia il ciclo di sviluppo

·Produzione personalizzata personalizzata, risposta rapida a bisogni speciali

·Tracciabilità al ciclo di vita piena per migliorare l'affidabilità

8. Conclusione e raccomandazioni

Il motore variabile a pistone assiale della serie A6VE è diventato la soluzione di potenza ideale per gli escavatori di crawler moderni con il suo innovativo design di asse inclinato, un controllo variabile preciso e un'eccellente affidabilità. Le seguenti conclusioni possono essere tratte dall'analisi in questo articolo:

1.Ovuti vantaggi tecnici: rispetto ai tradizionali motori idraulici, A6VE presenta vantaggi significativi nella densità di potenza, l'accuratezza del controllo e l'efficienza energetica ed è particolarmente adatto per scenari di applicazione con condizioni di lavoro complesse come gli scavatori.

2.Chiave per la corrispondenza del sistema: per utilizzare appieno le prestazioni di A6VE, è necessario ottimizzare la progettazione complessiva del sistema idraulico, inclusa la configurazione di circuito ragionevole, la strategia di controllo precisa e il sistema completo di filtraggio e raffreddamento.

3.La manutenzione determina la vita: la manutenzione di routine standardizzata e il monitoraggio delle condizioni professionali possono estendere significativamente la durata del motore e ridurre il costo totale della proprietà (TCO).

4.L'intelligence è il futuro: i motori intelligenti con sensori integrati e capacità di comunicazione diventeranno lo standard del settore, offrendo modifiche rivoluzionarie alla gestione e alla manutenzione delle attrezzature.

Sulla base dell'analisi di cui sopra, vengono effettuati i seguenti suggerimenti per i produttori di escavatori e gli utenti finali:

Raccomandazioni per i produttori

·Nello sviluppo di nuovi modelli, il modello di controllo proporzionale elettrico A6VE ha la priorità per migliorare le prestazioni di controllo

·Ottimizza la progettazione corrispondente del sistema idraulico e del motore per dare pieno gioco ai vantaggi della tecnologia variabile

·Rafforzare la progettazione della gestione termica per garantire l'affidabilità motoria in condizioni di lavoro estreme

·Interfaccia IoT preinstallata per creare condizioni per il funzionamento e la manutenzione intelligenti

Raccomandazioni per gli utenti finali

·Scegli un fornitore di servizi di riparazione certificato in fabbrica per i lavori di revisione

·Investire in attrezzature per l'analisi del petrolio e implementare la manutenzione predittiva

·Formazione dell'operatore per evitare fallimenti precoci causati dall'uso improprio

·Prendi in considerazione le soluzioni di aggiornamento dell'efficienza energetica e sostituisci le vecchie apparecchiature con motori di controllo proporzionali elettrici

Man mano che l'elettrificazione e l'intelligenza dei macchinari di costruzione avanza, il motore variabile a pistone assiale della serie A6VE continuerà a condurre l'innovazione tecnologica, fornirà all'industria degli scavatori con soluzioni di energia più efficienti, più intelligenti e più rispettose dell'ambiente e aiuterà la costruzione di infrastrutture globali a raggiungere nuove altezze.