三．電器系統(tǒng)在挖掘機工作安全中的應用和發(fā)展方向

　　挖掘機作為一種工程機械，其工作環(huán)境經(jīng)常處于危險之中，每年都有傷亡事故發(fā)生，其中絕大多數(shù)都是因為司機的不重視所引起，因此非常有必要利用傳感器對周圍環(huán)境的危險程度進行評估，以提醒司機注意危險。

　　造成事故的因素主要有：傾翻、回轉(zhuǎn)誤傷和誤撞、塌方等。

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

　　對于回轉(zhuǎn)誤撞，可以采取兩種措施，第一是在挖掘機尾部安裝聲光報警裝置，第二是在挖掘機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，在監(jiān)測到有障礙物時切斷液壓動力或先導動力，時回轉(zhuǎn)動作停止以避免事故。

　　對于塌方的危險，可以通過監(jiān)測挖掘工作中掌子面的高度來實現(xiàn)，當監(jiān)測到掌子面的高度過高時，就發(fā)出警報，提醒司機注意。

　　四．電器系統(tǒng)在挖掘機檢測、維護和測試中的應用和發(fā)展方向

　　挖掘機在工作中的可靠性對于其工作效益有極大的影響。前面介紹過，可以將挖掘機的所有工作參數(shù)都用模擬傳感器記錄下來，一方面給司機報警，起到提醒的作用，另一方方面可以給專業(yè)人士進行評估，也可以觸發(fā)系統(tǒng)進行自我維護操作，例如觸發(fā)強制潤滑系統(tǒng)進行動作。

　　另外，利用點陣式液晶顯示，還可以為司機提供很多有益的提示，例如顯示操作手冊，到一定的工作時間后自動提示司機應當完成的維護工作等。

　　在挖掘機的開發(fā)過程中，有時也迫切需要了解很多挖掘機工作的參數(shù)，此時需要挖掘機電器系統(tǒng)能夠支持這種功能，以完成液壓系統(tǒng)、發(fā)動機系統(tǒng)中負載大小的檢測和多路閥、液壓馬達、液壓泵、液壓缸等的工作參數(shù)的記錄，以及在長期工作狀態(tài)下這些參數(shù)的變化情況，以便對設計進行完整的評估，如操縱性、經(jīng)濟性、可靠性、節(jié)能性等。
　　
　　五．電器系統(tǒng)在挖掘機節(jié)能控制中的應用和發(fā)展方向

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

　　眾所周知，挖掘機工作過程中存在各種功率損失，其中占主導地位的是液壓系統(tǒng)內(nèi)部損失和功率匹配損失。針對液壓系統(tǒng)功率損失，國內(nèi)外工程機械生產(chǎn)商開發(fā)了多種節(jié)能控制技術，較好地解決了這一問題。功率匹配損失是由于挖掘機工況復雜，負載變化劇烈，導致柴油機嚴重偏離經(jīng)濟工作區(qū)，造成燃油利用率不高，尤其是在高轉(zhuǎn)速、小負載的情況下。為解決這一問題，國外很早就展開了研究，對發(fā)動機和液壓泵采取功率匹配控制，目的是控制柴油機在各種負載功率條件下都工作在經(jīng)濟工作區(qū)。到目前為止，幾乎所有的國外公司生產(chǎn)的中型挖掘機都配備了這一控制系統(tǒng)，如小松公司的PC系列挖掘機，日立建機的EX系列挖掘機，卡特彼勒公司的挖掘機等。為進一步提高功率匹配控制效果，國內(nèi)一些學者也做了大量的研究工作。這些技術曾經(jīng)大幅度降低了液壓挖掘機的油耗，但由于挖掘機本身工作負載的特點，決定了在傳統(tǒng)的功率匹配技術下，難以進一步提高節(jié)能效果。目前，在這一領域，國內(nèi)和國外差別已經(jīng)不大，在二十噸級的液壓挖掘機上，國內(nèi)普遍采用了電控泵和自國內(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用不多。

　　在傳統(tǒng)的功率匹配控制中，只有在最大負載功率下，柴油機與液壓泵的功率才能匹配得較好，使柴油機工作點位于經(jīng)濟工作區(qū)。由于負載的劇烈波動，最大和最小負載功率是交替變化的，加到柴油機輸出軸上的扭矩也劇烈波動，使柴油機在小負載時工作點嚴重偏離經(jīng)濟工作區(qū)，因此這種傳統(tǒng)的功率匹配是不完全的。另外，為滿足最大負載工況的要求，在工程機械的設計中必須按照工作過程中的峰值功率來選擇柴油機，因此柴油機功率普遍偏大，燃油經(jīng)濟性較差。當選不到大功率柴油機時，很容易造成發(fā)動機過載，這在一些小挖上表現(xiàn)得非常明顯——柴油機經(jīng)常過熱。

　　為解決這些問題，國外各著名工程機械生產(chǎn)廠家普遍將研究開發(fā)方向轉(zhuǎn)向了混合動力系統(tǒng)。2003年，日立建機推出了世界上第一臺輪式裝載機；2004年5月，小松公司則推出了世界上第一臺試驗型混合動力液壓挖掘機。隨后，神戶制鋼，卡特彼勒等公司也推出了自己的混合動力挖掘機。這些公司普遍采用的是油電混合的解決方案，借助蓄電池、超級電容等儲能元件，在小負載工況下由柴油機驅(qū)動發(fā)電機向儲能元件蓄能，在大負載工況下再將儲存的能量釋放出來驅(qū)動電機，作為輔助動力與柴油機一起滿足峰值負載功率的要求，或者用電機直接驅(qū)動液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)柴油機輸出功率和扭矩的均衡控制。這樣，就可以在設計中按照平均負載功率來選擇柴油機，用功率較小的柴油機來驅(qū)動大噸位挖掘機，而且柴油機的運行工況平穩(wěn)，始終處于高效運行狀態(tài)，因此能大幅提高燃油效率。