CN109139612A - 一种液压挖掘机燃油消耗测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压挖掘机燃油消耗测试系统及方法，电子称重燃油箱用于检测油箱中油量的变化，采集器通过多个温度传感器、压力传感器及流量计检测系统中的温度、压力及流量，其中压力与流量能够计算出挖掘机的负载，温度传感器用于检测系统温度并通过散热装置进行散热。测试时，通过挖掘机的实际挖掘得出载荷数据，控制系统将载荷数据处理成可以反复执行的载荷谱，在调用载荷谱阶段将载荷谱输入测试系统，在加载试验过程中，通过各比例溢流阀、比例减压阀将载荷谱数据转化成实际载荷输入到液压挖掘机的各个泵中，在试验过程中模拟载荷数据以及实时测量燃油消耗数据。本发明无需实土挖掘、试验重复性和再现性好，测试结果不受外部环境的影响。

Description

一种液压挖掘机燃油消耗测试系统及方法

技术领域

本发明涉及液压挖掘机试验技术应用领域，具体涉及一种液压挖掘机燃油消耗测试系统及方法。

背景技术

目前，液压挖掘机燃油消耗试验研究各厂商未形成统一做法，国内厂商包括公司的做法是通过操作手操作挖机对土壤进行实际挖掘，测试试验前后燃油消耗量。这样做法主要存在以下弊端：受人的因素影响，每次挖掘动作不统一，每次挖掘量不同，试验过程重复性和再现性比较差，受天气状况限制，雨、雪天造成挖掘土壤密度等变化，试验结果受天气影响大，在试验过程中挖掘、回填、地表整理、补油等试验准备工作占据大量人力和物力，而且占据时间比较长，试验无法连续进行，试验效率低。同时燃油消耗在测试完毕后采用称重法测量，无法实时测量燃油消耗。

因此，在工业自动化高度发达、地价、劳动力异常昂贵的今天，再去采用传统的实际挖掘法测试挖掘机的燃油，已经明显不符合生产力的需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种液压挖掘机燃油消耗测试系统及方法，解决了现有技术中挖掘机燃油测试自动化程度低、受外界环境影响较大、成本高的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：包括电子称重燃油箱、电子燃油泵、温度传感器、流量计、采集器、比例溢流阀、压力传感器及控制器，所述温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器及第四温度传感器；所述流量计包括第一流量计、第二流量计；所述比例溢流阀包括第一比例溢流阀、第二比例溢流阀、比例溢流阀组一及比例溢流阀组二；所述压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器；

第一比例溢流阀的进油口及第二比例溢流阀进油口分别连接第二主泵、第一主泵；第一比例溢流阀的出油口及第二比例溢流阀出油口均连接挖机液压油箱；

第二主泵、第一主泵分别通过比例溢流阀组二、比例溢流阀组一连接挖机液压油箱；

第二主泵与比例溢流阀组二之间设有第二温度传感器、第二流量计及第二压力传感器，比例溢流阀组二与挖机液压油箱之间设有第三压力传感器；

第一主泵与比例溢流阀组一之间设有第一温度传感器、第一流量计及第一压力传感器，比例溢流阀组一与挖机液压油箱之间设有第四压力传感器；

先导泵依次通过第三比例减压阀、比例减压阀组连接挖机液压油箱；所述比例减压阀组与挖机液压油箱设有减压阀组温度传感器；

发动机连接第一主泵、第二主泵及先导泵，发动机的进油口通过电子燃油泵连接电子称重燃油箱；

所述电子称重燃油箱、第二温度传感器、第二流量计、第二压力传感器、第一温度传感器、第一流量计、第一压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器均连接采集器；

比例溢流阀组一、比例溢流阀组二、第一比例溢流阀、第二比例溢流阀、比例减压阀组、第三比例减压阀的电控端均连接控制器；

挖机控制器、采集器、控制器均通过CAN总线连接控制系统。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，所述比例溢流阀组一包括并联设置的第五比例溢流阀、第六比例溢流阀，第五比例溢流阀的电控端与第六比例溢流阀的电控端均连接控制器。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，所述比例溢流阀组二包括并联设置的第三比例溢流阀、第四比例溢流阀，第三比例溢流阀的电控端与第四比例溢流阀的电控端均连接控制器。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，所述比例减压阀组包括并联设置的第一比例减压阀与第二比例减压阀；所述减压阀组温度传感器包括第五压力传感器及第六压力传感器，所述第五压力传感器连接于第二比例减压阀与挖机液压油箱之间，所述第六压力传感器连接于第一比例减压阀与挖机液压油箱之间；第五压力传感器的出油口还连接第二主泵的负反馈油口P_i2，第六压力传感器的出油口还连接第一主泵负反馈油口P_i1。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，所述第二比例减压阀与第三比例减压阀之间还设有第二节流阀；所述第一比例减压阀与第三比例减压阀之间还设有第一节流阀。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，第一比例溢流阀、第二比例溢流阀、比例溢流阀组一、比例溢流阀组二均通过挖机散热器连接挖机液压油箱。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，所述比例溢流阀组一、比例溢流阀组二与挖机散热器之间还设有电子风扇散热器，所述电子风扇散热器的两侧还分别连接第三温度传感器、第四温度传感器；所述电子风扇散热器还并联散热器溢流阀。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，挖机控制器、采集器、控制器的CAN总线通过无线传输模块连接控制系统。

一种液压挖掘机燃油消耗测试方法：其特征在于：

采集挖掘机在实际挖掘状态过程中的载荷数据，将载荷数据生成载荷谱，然后将载荷谱的特性曲线输入至各比例溢流阀，通过控制各比例溢流阀的溢流压力实现对第一主泵、第二主泵及先导泵工作负载的调节，通过采集电子称重燃油箱重量的变化得到挖掘机的实际油耗，所述载荷数据包括第一主泵、第二主泵及先导泵出油口的压力。

作为一种优化方案，前述的一种液压挖掘机燃油消耗测试方法，其特征在于：在燃油消耗测试过程中，第五压力传感器的出油口控制第二主泵的负反馈油口P_i2，第六压力传感器的出油口控制第一主泵负反馈油口P_i1，对第一主泵和第二主泵的流量进行调节。

本发明所达到的有益效果：

1. 本发明能够提升测试的自动化程度，降低挖掘机燃油测试的劳动强度及成本。

2. 本发明无需实土挖掘、试验重复性和再现性好，并且测试结果不受外部环境的影响。

3. 本发明才有多个传感器采集液压系统的流量、压力及温度数据，其中流量、压力能够准确反应出挖掘机的实际负载，温度数据便于散热器对系统及时降温，降低液压油温度对于测试结果的影响。

4. 通过压力传感器调节两个主泵的输出压力及流量，使主泵的工况与及时靠近载荷谱，降低测试误差。

附图说明

图1是本发明的总体原理图；

图2是本发明测试过程流程图；

附图标记的含义：1-电子称重燃油箱；2-电子燃油泵；3-挖机控制器；4-第一温度传感器；5-第一流量计；6-第一压力传感器；7-采集器；8-第一比例溢流阀；9-第二比例溢流阀；10-第二温度传感器；11-第二流量计；12-第二压力传感器；13-第三比例溢流阀；14-第四比例溢流阀；15-第三压力传感器；16-第五比例溢流阀；17-散热器溢流阀； 18-第三温度传感器；19-电子风扇散热器；20-第四温度传感器；21-第四压力传感器；22-第六比例溢流阀；23-无线传输模块；24-控制器； 25-挖机散热器；26-第五压力传感器；27-第六压力传感器；28-挖机液压油箱；29-第一比例减压阀；30-第二比例减压阀；31-第一节流阀；32-第二节流阀；33-第三比例减压阀；34-先导泵；35-第一主泵；36-第二主泵；37-发动机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示：本实施例公开了一种液压挖掘机燃油消耗测试系统：包括电子称重燃油箱1、电子燃油泵2、温度传感器、流量计、采集器7、比例溢流阀、压力传感器及控制器24，温度传感器包括第一温度传感器4、第二温度传感器10、第三温度传感器18及第四温度传感器20；流量计包括第一流量计5、第二流量计11；比例溢流阀包括第一比例溢流阀8、第二比例溢流阀9、比例溢流阀组一及比例溢流阀组二；压力传感器包括第一压力传感器6、第二压力传感器12、第三压力传感器15、第四压力传感器21。

第一比例溢流阀8的进油口及第二比例溢流阀9进油口分别连接第二主泵36、第一主泵35的出油口；第一比例溢流阀8的出油口及第二比例溢流阀9出油口9(图1中的A口)均连接挖机液压油箱28。

第二主泵36、第一主泵35分别通过比例溢流阀组二、比例溢流阀组一连接挖机液压油箱28，第二主泵36与比例溢流阀组二之间设有第二温度传感器10、第二流量计11及第二压力传感器12，比例溢流阀组二与挖机液压油箱28之间设有第三压力传感器15；

第一主泵35与比例溢流阀组一之间设有第一温度传感器4、第一流量计5及第一压力传感器6，比例溢流阀组一与挖机液压油箱28之间设有第四压力传感器20。

先导泵34依次通过第三比例减压阀33、比例减压阀组连接挖机液压油箱28；比例减压阀组与挖机液压油箱28设有减压阀组温度传感器。

发动机37连接第一主泵35、第二主泵36及先导泵34，用于驱动三个泵工作。发动机37的进油口通过电子燃油泵2连接电子称重燃油箱1。

电子称重燃油箱1、第二温度传感器10、第二流量计11、第二压力传感器12、第一温度传感器4、第一流量计5、第一压力传感器6、第三压力传感器15、第四压力传感器21的电子输出端均连接采集器7，采集器7用于采集上述各个装置的数据。

比例溢流阀组一、比例溢流阀组二、第一比例溢流阀8、第二比例溢流阀9、比例减压阀组、第三比例减压阀33的电控端均连接控制器24，控制器24用于控制上述各个阀的工作状态，如工作压力、工作流量。

挖机控制器3、采集器7、控制器24均通过CAN总线连接控制系统。

具体的，本实施例的比例溢流阀组一包括并联设置的第五比例溢流阀16、第六比例溢流阀22，第五比例溢流阀16的电控端与第六比例溢流阀22的电控端均连接控制器24。比例溢流阀组二包括并联设置的第三比例溢流阀13、第四比例溢流阀14，第三比例溢流阀13的电控端与第四比例溢流阀14的电控端均连接控制器24。两个溢流阀组均采用两个并联关系的溢流阀，能够提高系统使用流量范围，同时降低单个比例溢流阀通过流量，能够提高比例溢流阀响应速度，提高整个系统试验精度，保证试验输入载荷的一致性。

比例减压阀组包括并联设置的第一比例减压阀29与第二比例减压阀30；减压阀组温度传感器包括第五压力传感器26及第六压力传感器27，第五压力传感器26连接于第二比例减压阀30与挖机液压油箱28之间，第六压力传感器27连接于第一比例减压阀29与挖机液压油箱28之间；第五压力传感器26的出油口还连接第二主泵36的负反馈油口P_i2，第六压力传感器27的出油口还连接第一主泵35负反馈油口P_i1。比例减压阀组采用两个并联设置的比例减压阀，并且这两个比例减压阀出油口的压力传感器分别连接两个主泵的负反馈油口，通过这两个压力传感器测得的压力大小，实时调节调节两个主泵的负反馈控制系统输入压力，进而调节主泵流量。通过比例阀组和比例减压阀组配合能够使两个主泵的输出压力与输出流量与系统预设的压力及流量相接近，提升测试过程的真实性与可靠性。

为了控制第一比例减压阀29与第二比例减压阀30的流量，优选在第二比例减压阀30与第三比例减压阀33之间还设有第二节流阀32；第一比例减压阀29与第三比例减压阀33之间还设有第一节流阀31。

由于在实际测试时，液压回路中的油压较大，发动机的输出功率中有相当一部分转化成了液压油的热能，因此液压油的温度会上升，因此必须对液压油进行降温，本实施例的第一比例溢流阀8、第二比例溢流阀9、比例溢流阀组一、比例溢流阀组二均通过挖机散热器25连接挖机液压油箱28。

与此同时，比例溢流阀组一、比例溢流阀组二与挖机散热器25之间还设有电子风扇散热器19，电子风扇散热器19的两侧还分别连接第三温度传感器18、第四温度传感器20；电子风扇散热器19还并联散热器溢流阀17，散热器溢流阀17是对电子风扇散热器19起到过载保护作用。

本实施例的挖机控制器3、采集器7、控制器24的CAN总线优选通过无线传输模块23连接控制系统，这样能够实现远程操作，提升自动化程度。

如图2所示：本实施例还公开了上述液压挖掘机燃油消耗测试方法，具体是：

首先是测试的准备阶段，准备阶段主要是对测试样机和采集设备（包括采集器及各种传感器）的准备。然后开始在数据采集阶段采集样机在实际挖掘状态过程中的载荷数据，在生成载荷谱阶段将挖掘机进行实际挖掘作业，实际作业的工况要具有代表性，以便提升挖掘过程中载荷数据的准确性。

在挖掘过程中，由于挖掘机的挖掘执行机构的动力输出主要依靠第一主泵35、第二主泵36及先导泵34的输出，因此只需测得这三个泵的输出压力及流量即可推算出挖掘机的实际负载，采集器通过个传感器采集液压油路中的压力、流量数据，然后通过CAN总线传输至控制系统，控制系统将载荷数据处理成可以反复执行的载荷谱，在调用载荷谱阶段将载荷谱输入测试系统，在加载试验过程中，通过各比例溢流阀、比例减压阀将载荷谱数据转化成实际载荷输入到液压挖掘机的泵（包括第一主泵、第二主泵及先导泵）中，在试验过程中模拟载荷数据以及实时测量燃油消耗数据，试验直至约定时间测试完毕。在整个试验过程中载荷谱能够反复运行，能够有效保正试验过程和试验条件一致，不受人为因素和天气状况影响。同时能够有效减少挖掘、回填、地表整理、补油等冗余工作，而且能够通过无线输出实现远程操作，改善操作人员工作环境，提升试验效率。

在上述测试过程中，通过采集电子称重燃油箱1重量的变化得到挖掘机的实际油耗，载荷数据包括第一主泵35、第二主泵36及先导泵34出油口的压力。

在燃油消耗测试过程中，第五压力传感器26的出油口还连接第二主泵36的负反馈油口P_i2，第六压力传感器27的出油口还连接第一主泵35负反馈油口P_i1，对第一主泵35和第二主泵36的流量进行调节。能够使两个主泵的输出压力与输出流量与系统预设的压力及流量相接近，提升测试过程的真实性与可靠性。

系统中采用电子风扇散热器19和挖机散热器25，能够最大限度的发挥散热系统作用，电子风扇散热器19能够根据第三温度传感器18与第四温度传感器20的温差，实时调节系统液压油温度，降低液压油温度变化造成的实验误差，保证系统持续运行不过热。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：包括电子称重燃油箱（1）、电子燃油泵（2）、温度传感器、流量计、采集器（7）、比例溢流阀、压力传感器及控制器（24），所述温度传感器包括第一温度传感器（4）、第二温度传感器（10）、第三温度传感器（18）及第四温度传感器（20）；所述流量计包括第一流量计（5）、第二流量计（11）；所述比例溢流阀包括第一比例溢流阀（8）、第二比例溢流阀（9）、比例溢流阀组一及比例溢流阀组二；所述压力传感器包括第一压力传感器（6）、第二压力传感器（12）、第三压力传感器（15）、第四压力传感器（21）；

第一比例溢流阀（8）的进油口及第二比例溢流阀（9）进油口分别连接第二主泵（36）、第一主泵（35）；第一比例溢流阀（8）的出油口及第二比例溢流阀（9）出油口均连接挖机液压油箱（28）；

第二主泵（36）、第一主泵（35）分别通过比例溢流阀组二、比例溢流阀组一连接挖机液压油箱（28）；

第二主泵（36）与比例溢流阀组二之间设有第二温度传感器（10）、第二流量计（11）及第二压力传感器（12），比例溢流阀组二与挖机液压油箱（28）之间设有第三压力传感器（15）；

第一主泵（35）与比例溢流阀组一之间设有第一温度传感器（4）、第一流量计（5）及第一压力传感器（6），比例溢流阀组一与挖机液压油箱（28）之间设有第四压力传感器（20）；

先导泵（34）依次通过第三比例减压阀（33）、比例减压阀组连接挖机液压油箱（28）；所述比例减压阀组与挖机液压油箱（28）设有减压阀组温度传感器；

发动机（37）连接第一主泵（35）、第二主泵（36）及先导泵（34），发动机（37）的进油口通过电子燃油泵（2）连接电子称重燃油箱（1）；

所述电子称重燃油箱（1）、第二温度传感器（10）、第二流量计（11）、第二压力传感器（12）、第一温度传感器（4）、第一流量计（5）、第一压力传感器（6）、第三压力传感器（15）、第四压力传感器（21）均连接采集器（7）；

比例溢流阀组一、比例溢流阀组二、第一比例溢流阀（8）、第二比例溢流阀（9）、比例减压阀组、第三比例减压阀（33）的电控端均连接控制器（24）；

挖机控制器（3）、采集器（7）、控制器（24）均通过CAN总线连接控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：所述比例溢流阀组一包括并联设置的第五比例溢流阀（16）、第六比例溢流阀（22），第五比例溢流阀（16）的电控端与第六比例溢流阀（22）的电控端均连接控制器（24）。

3.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：所述比例溢流阀组二包括并联设置的第三比例溢流阀（13）、第四比例溢流阀（14），第三比例溢流阀（13）的电控端与第四比例溢流阀（14）的电控端均连接控制器（24）。

4.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：所述比例减压阀组包括并联设置的第一比例减压阀（29）与第二比例减压阀（30）；所述减压阀组温度传感器包括第五压力传感器（26）及第六压力传感器（27），所述第五压力传感器（26）连接于第二比例减压阀（30）与挖机液压油箱（28）之间，所述第六压力传感器（27）连接于第一比例减压阀（29）与挖机液压油箱（28）之间；第五压力传感器（26）的出油口还连接第二主泵（36）的负反馈油口P_i2，第六压力传感器（27）的出油口还连接第一主泵（35）负反馈油口P_i1。

5.根据权利要求4所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：所述第二比例减压阀（30）与第三比例减压阀（33）之间还设有第二节流阀（32）；所述第一比例减压阀（29）与第三比例减压阀（33）之间还设有第一节流阀（31）。

6.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：第一比例溢流阀（8）、第二比例溢流阀（9）、比例溢流阀组一、比例溢流阀组二均通过挖机散热器（25）连接挖机液压油箱（28）。

7.根据权利要求6所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：所述比例溢流阀组一、比例溢流阀组二与挖机散热器（25）之间还设有电子风扇散热器（19），所述电子风扇散热器（19）的两侧还分别连接第三温度传感器（18）、第四温度传感器（20）；所述电子风扇散热器（19）还并联散热器溢流阀（17）。

8.根据权利要求7所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试系统，其特征在于：挖机控制器（3）、采集器（7）、控制器（24）的CAN总线通过无线传输模块（23）连接控制系统。

9.一种液压挖掘机燃油消耗测试方法：其特征在于：

采集挖掘机在实际挖掘状态过程中的载荷数据，将载荷数据生成载荷谱，然后将载荷谱的特性曲线输入至各比例溢流阀，通过控制各比例溢流阀的溢流压力实现对第一主泵（35）、第二主泵（36）及先导泵（34）工作负载的调节，通过采集电子称重燃油箱（1）重量的变化得到挖掘机的实际油耗，所述载荷数据包括第一主泵（35）、第二主泵（36）及先导泵（34）出油口的压力。

10.根据权利要求9所述的一种液压挖掘机燃油消耗测试方法，其特征在于：在燃油消耗测试过程中，第五压力传感器（26）的出油口控制第二主泵（36）的负反馈油口P_i2，第六压力传感器（27）的出油口控制第一主泵（35）负反馈油口P_i1，对第一主泵（35）和第二主泵（36）的流量进行调节。