Análise da aplicação e das vantagens de desempenho do motor variável de pistão axial A6VE em escavadeiras de rasteira

Hmotores de pistão axial idraulicodesempenham um papel insubstituível nos sistemas de viagem e sobrecarga de escavadeiras de rastreador. A série A6VE de motores variáveis ​​de pistão axial do eixo chanfrado, com seusExcelente densidade de potência, Assim,Controle variável flexíveleVida de serviço ultra longa, tornou-se a solução de acionamento hidráulico preferido para escavadeiras de rastreador de ponta em todo o mundo. Este artigo analisará de forma abrangente as características técnicas dos motores da série A6VE, suas vantagens de aplicação no sistema de viagem da escavadeira, seu design correspondente com o sistema de giro, métodos de diagnóstico de falhas comuns e tendências futuras de desenvolvimento, fornecendo um guia de referência detalhado para técnicos na indústria de engenharia.

1. Visão geral da tecnologia do motor axial hidráulico

O sistema de transmissão hidráulica, o motor do pistão axial hidráulico fornece forte energia para vários tipos de máquinas de construção convertendo energia hidráulica em energia mecânica. Nas escavadeiras de rastreador, os motores de pistão axial são usados ​​principalmente nos dois principais sistemas de unidade de viagem e rotação superior. Seu desempenho afeta diretamente a eficiência operacional, a precisão do controle e a economia de combustível de toda a máquina.

Tabela: Cenários principais de aplicação de motores de pistão axial hidráulico em escavadeiras

Comparado com motores de engrenagem tradicionais e motores de palhetas, os motores de pistão axial têm maior pressão de trabalho (até 45MPa), a faixa de velocidade mais ampla (o deslocamento pode ser ajustado para zero) e melhor desempenho de eficiência (a eficiência total excede 90%), o que é particularmente adequado para aplicações, como escavadeiras que possuem requisitos exigentes para desempenho da energia. A série A6VE adota um design de eixo chanfrado, que atinge o ajuste de deslocamento escasso, alterando o ângulo entre o cilindro e o eixo de acionamento, combinando perfeitamente com os requisitos de energia das escavadeiras sob diferentes condições de trabalho.

2.

2.1 Estrutura de inovação e princípio de trabalho

A série A6VE de motores variáveis ​​de pistão axial de eixo inclinado adota um design exclusivo do grupo de rotores de pistão cônico. O pistão é organizado em um certo ângulo (geralmente 25 ° ou 40 °) para o eixo de acionamento e o deslocamento é alterado pelo balanço da placa inclinada. Comparado com o projeto tradicional de placas inclinadas, essa estrutura possui maior densidade de potência e resistência de impacto mais forte. Seu principal princípio de trabalho é: o óleo de alta pressão entra na cavidade do êmbolo através da placa de distribuição, empurrando o êmbolo a se mover axialmente. Devido ao ângulo entre o êmbolo e o eixo de acionamento, a força axial é decomposta em força radial e força tangencial, e a força tangencial gera torque de acionamento.

Os motores da série A6VE têm vários modos de controle variável, incluindo:

·Controle de compensação de pressão (tipo HZ3): ajusta automaticamente o deslocamento de acordo com a pressão do sistema para manter a saída de energia constante

·Controle proporcional elétrico (EP1/EP2): controle preciso do deslocamento através de sinais elétricos para obter regulamentação inteligente

·Controle remoto hidráulico (tipo HA/HD): Controle o ângulo da placa de swash usando um sinal hidráulico externo

2.2 Parâmetros principais de desempenho

Tabela: Comparação de parâmetros técnicos de modelos típicos da série A6VE

O sistema de rolamentos do motor A6VE adota um design de rolamento de rolos cônico de fila dupla, que possui excelente capacidade de carga e vida útil ultra longa. Os testes mostram que, sob condições de trabalho padrão, o tempo médio de trabalho sem problemas (MTBF) do motor A6VE excede 10.000 horas, excedendo em muito a média da indústria. Sua eficiência de torque inicial é de 92%, o que pode garantir o início suave da escavadeira, mesmo em ambientes de baixa temperatura.

2.3 Vantagens de instalação e integração

A série A6VE adota um design de instalação do flange central e pode ser integrado "plug-in" na caixa de redução de viagem ou mecanismo de renome da escavadeira, simplificando bastante o processo de instalação. Seu projeto estrutural compacto permite que o motor seja quase completamente inserido na caixa de redução, economizando mais de 30% do espaço de instalação. Este método de integração também tem as seguintes vantagens:

·Elimine as tolerâncias de instalação: o design de auto-alinhamento compensa os erros de fabricação e montagem

·Reduza a vibração e o ruído: a conexão rígida reduz a liberação e o impacto da transmissão

·Layout de tubulação simplificado: as passagens de óleo embutidas reduzem o número de tubulação externa

O eixo de saída do motor pode ser configurado de maneira flexível e de várias formas, incluindo chave plana, spline (involuta ou retangular) etc., que é conveniente para combinar com redutores de diferentes fabricantes.

3. Aplicação de A6Ve no sistema de viagem de escavadeira de rastreador

3.1 Projeto do circuito hidráulico do sistema de caminhada

O sistema de viagem da escavadeira de rastreador geralmente adota um circuito hidráulico fechado, que consiste em uma bomba variável e um motor A6ve para formar uma transmissão hidrostática. Esse design possui recursos de recuperação de energia e características de velocidade de velocidade, que se adaptam perfeitamente às necessidades de viagem em condições complexas de terreno. Os circuitos típicos incluem:

·Circuito de acionamento principal: a bomba de deslocamento variável é diretamente conectada ao motor A6VE para obter controle de avanço/reverso

·Circuito de reabastecimento de óleo: fornece óleo de resfriamento ao sistema fechado e compensa o vazamento interno

·Circuito de descarga: mantenha o óleo do sistema limpo e estenda a vida dos componentes

·Circuito de controle de frenagem: freio integrado de vários discos para garantir a segurança do estacionamento nas encostas

A função de controle de compensação de pressão do motor A6VE pode ajustar automaticamente o deslocamento de acordo com a resistência a pé: quando a escavadeira sobe uma inclinação ou passa por uma área lamacenta, a pressão do sistema aumenta e o motor aumenta automaticamente o deslocamento para aumentar o torque de saída; Ao viajar em alta velocidade em uma estrada plana, o deslocamento é reduzido para aumentar a velocidade. Esse recurso adaptável permite que o motor sempre funcione no ponto de operação ideal, reduzindo o consumo de combustível em 15% a 20%.

3.2 Otimização de características de baixa velocidade e alta torque

As escavadeiras de rastreadores geralmente precisam superar a grande resistência em condições de trabalho severas, o que coloca requisitos rigorosos sobre a estabilidade de baixa velocidade e a capacidade de saída de torque do motor de viagem. A série A6VE enfrenta esses desafios através das seguintes inovações técnicas:

·Mergulhador cônico com estrutura do anel do pistão: vedação aprimorada e vazamento interno reduzido durante rastejamento de baixa velocidade

·Projeto da placa de distribuição otimizada: quatro janelas de distribuição diminuem a cadeia de transferência de energia e reduz as flutuações de pressão

·Tecnologia de tampão de ranhura triangular: absorve o impacto do fluxo, ângulo de largura 15 ° e ângulo de profundidade 20 ° são os melhores parâmetros

·Rolamentos de rolos de dupla linha: suportar grandes cargas radiais e evitar a perda de eficiência devido à deformação da habitação

Uma taxa de flutuação de torque inferior a 5% a uma velocidade ultra baixa de 10rpm, atendendo totalmente aos requisitos de controle preciso das escavadeiras. A relação potência/peso do motor atinge mais de 200kW/T, excedendo muito produtos concorrentes semelhantes.

3.3 Modos e soluções típicas de falha

Tabela: falhas e soluções comuns para o motor A6ve no sistema de viagem

A manutenção regular é a chave para garantir a operação confiável de longo prazo do motor A6VE. Recomenda -se substituir o óleo hidráulico e filtrar a cada 2000 horas de trabalho e verificar o desgaste e o êmbolo do rolamento a cada 5000 horas. O uso da tecnologia de análise de contagem de partículas de óleo pode detectar desgaste anormal com antecedência e evitar grandes falhas.

4. Design integrado do sistema de escavadeiras e escavadeiras

4.1 Requisitos técnicos para o sistema de sobrecarga

O sistema de escavadores é responsável pela rotação de 360 ​​° da plataforma superior, que coloca requisitos exclusivos no motor hidráulico:

·Controle preciso da posição: atinge a precisão do posicionamento no nível do milímetro do balde

·Características suaves de parada inicial: Reduza o impacto inercial e proteja as peças estruturais

·Desempenho de frenagem eficiente: impede que o veículo escorregue ao trabalhar nas encostas

·Dimensões de instalação compactas: salva espaço na plataforma giratória

A solução tradicional usa uma combinação de motor e redutor de alta velocidade, que tem desvantagens, como grande perda de eficiência e forte impacto inercial. O motor da série A6VE resolve perfeitamente esses problemas através da tecnologia de acionamento direto e controle proporcional elétrico.

4.2 Projeto de sistema hidráulico rotativo avançado

As escavadeiras de ponta modernas estão cada vez mais usando sistemas de sobrecarga de carga com base em motores A6ve, que consistem principalmente em:

·Bomba de detecção de carga: ajusta automaticamente a saída de fluxo de acordo com a demanda

·Válvula de várias vias proporcionais: controle preciso da direção e velocidade do motor

·Motor proporcional elétrico A6VE: responde a sinais elétricos para obter mudança de velocidade de velocidade escolar

·Grupo de válvula anti-reversa: elimine o choque de balanço ao parar

·Válvula de atraso do freio: coordena a frenagem e tempo de liberação hidráulica

Quando o sistema está funcionando, o sinal piloto da alça de operação é transmitido para a válvula de detecção de carga e o motor A6ve através da válvula piloto de balanço e da válvula de ônibus. O controle proporcional de deslocamento do motor faz com que a velocidade de oscilação corresponda precisamente ao comando operacional, alcançando uma experiência de controle "ponto e parada". Os dados de teste mostram que esse sistema pode tornar a precisão do posicionamento de balanço da escavadeira dentro de ± 0,5 °, o que é mais de 3 vezes maior que o sistema hidráulico.

4.3 Recuperação de energia e melhoria de eficiência

Outra aplicação inovadora do motor A6VE no sistema de balanço é a tecnologia de recuperação de energia cinética. Quando a escavadeira para de girar, a enorme energia cinética inercial da plataforma superior pode ser convertida em energia hidráulica pelo motor e armazenada no acumulador. O recém-desenvolvido motor de pistão axial de quatro portas de Rexroth otimiza ainda mais esse processo:

·Encurre a cadeia de transferência de energia: reduza as perdas nos links de conversão intermediários

·Expanda a zona de alta eficiência: a eficiência de operação total é mantida acima de 85%

·Algoritmo de controle inteligente integrado: correspondendo automaticamente ao melhor tempo de reciclagem

Os dados de campo mostram que o sistema de recuperação de energia equipado com o motor A6VE pode reduzir o consumo geral de energia da escavadeira em 12% a 15%, e o efeito é particularmente significativo em condições de rotação frequente.

5. Análise de caso de aplicação prática

5.1 Projeto de transformação de escavadeira de grande mineração

O motor de viagem original de uma escavadeira CAT 349D em uma grande mina de carvão aberta frequentemente superaqueceu e precisava de uma grande revisão a cada 3.000 horas, em média. Depois de mudar para o modelo A6VE160HZ3/63W-VAL22200B:

·O tempo de trabalho contínuo se estendeu para 8.000 horas sem grandes reparos

·A capacidade de escalada aumentou de 30% para 45%

·Custos de manutenção reduzidos em 60%

·Melhoria de 18% na eficiência de combustível

As principais melhorias incluem:

1.Otimize o circuito de óleo hidráulico para reduzir a perda de pressão

2.Instale o sistema de resfriamento de circulação externa

3.Use óleo hidráulico de alto índice de viscosidade

4.Implementar monitoramento regular de contaminação por petróleo

5.2 Aplicativo de suporte à máquina de perfuração de túnel

Em um projeto de túnel de metrô em Xangai, o EBZ200H RoadHeader da Sany Heavy Industry usa o A6VE107EP2/63W-VZL020FPB-SK SYSTEM DE VIAGENS DO-MOTOR DO MOTOR, que executa bem:

·A força de tração atinge 450kn, atendendo aos requisitos das condições de trabalho de hard rock

·Intervalo de velocidade 0-15m/min de passo passível

·Controle anti-deslizamento, operação de inclinação segura e confiável

Este aplicativo utiliza totalmente as vantagens de controle proporcional elétrico do motor A6VE. Através da profunda integração com o sistema PLC de máquina de perfuração de túnel, ele atinge a correspondência automática da velocidade de viagem e da força de propulsão, melhorando bastante a eficiência da escavação do túnel.

5.3 Desenvolvimento de uma nova geração de escavadeiras inteligentes

A mais recente escavadeira inteligente XE370DK do XCMG usa o motor variável proporcional elétrico A6VM55P1/EP2 da Rexroth para acionar o sistema de giro. Seus recursos inovadores incluem:

·Função de calibração automática: Parâmetro hidráulico completo Aprendendo com um clique

·Algoritmo de controle anti-bala

·Interface de diagnóstico remoto: Monitoramento em tempo real do estado de saúde motor

·Manutenção preditiva: alerta precoce de falhas com base na análise de big data

Esses recursos inteligentes tornam o XE370DK um produto de referência da indústria e ganham o prêmio Top50 do produto anual de produtos de máquinas de construção de 2024 China.

6. Manutenção e solução de problemas

6.1 Pontos de manutenção diária

Para garantir a operação confiável de longo prazo do motor variável de pistão axial A6ve, as seguintes especificações de manutenção devem ser seguidas estritamente:

Gerenciamento de petróleo hidráulico

·Use o óleo hidráulico ISO VG46 ou VG68 Anti-Use com um índice de viscosidade não inferior a 95

·Mantém a limpeza do óleo para os padrões ISO 4406 18/16/13

·Substitua o óleo hidráulico a cada 2000 horas ou anualmente (o que ocorrer primeiro)

·Teste regularmente o óleo para acidez, água e contaminação de partículas

Manutenção do filtro

·Se a diferença de pressão do filtro de sucção de óleo exceder 0,3 bar, substitua -o imediatamente

·O elemento de filtro de alta pressão deve ser verificado a cada 500 horas

·O elemento de filtro de óleo de retorno possui um indicador de entupimento e deve ser substituído dentro de 4 horas após o alarme.

·Limpe o interior do alojamento do filtro ao substituir o elemento de filtro

Inspeção da peça mecânica

·Verifique a temperatura do alojamento do motor diariamente (não superior a 90 ° C)

·Verifique o torque do parafuso de montagem semanalmente (de acordo com o valor especificado do fabricante)

·Verifique o vazamento de vedação do eixo todos os meses (leve umidade é permitida, mas sem pingos de óleo)

·Pressão de liberação do freio de teste trimestralmente

6.2 Tecnologia de diagnóstico profissional

Quando o motor A6VE falha, os seguintes métodos de diagnóstico avançado podem ser usados ​​para localizar com precisão a falha:

Análise do espectro de vibração

·Colete sinais de vibração da concha e analise as frequências características

·Falha no rolamento: as famílias harmônicas e as bandas laterais aparecem

·Desgaste do êmbolo: aumento da energia de vibração de uma ordem específica

·Danos à placa da válvula: aumento dos componentes de impacto de alta frequência

Detecção de imagem térmica

·Imager térmico infravermelho verifica a distribuição de temperatura na superfície do motor

·Vazamento interno: área de superaquecimento local

·Má lubrificação: pontos de temperatura anormalmente altos

·Falha de resfriamento: o aumento total da temperatura excede o padrão

Ferragrafia de petróleo

·Detecção da morfologia e composição de partículas de desgaste em óleo

·Desgaste normal: pequenas partículas uniformes

·Desgaste anormal: partículas de tamanho grande

·Desgaste corrosivo: grandes quantidades de partículas de óxido

6.3 Pontos -chave do processo de revisão

Precauções de desmontagem

1.Marque todos os locais de tubo e encaixe

2.Desmontar a conexão do flange usando ferramentas especiais

3.Protege as superfícies de acasalamento de precisão dos arranhões

4.Organizar peças desmontadas em ordem

Padrões -chave de inspeção de componentes

·Par de êmbolo/cilindro: ajuste de folga 0,015-0.025mm, substitua se fora da tolerância

·Placa de distribuição: planicidade ≤ 0,005 mm, pequenos arranhões podem ser reparados por moagem

·Rolamentos: Se a liberação exceder o padrão ou o pitting ocorrer, eles devem ser substituídos

·SEALs: todas as peças originais

Especificações de montagem e depuração

1.Todas as peças devem ser embebidas em óleo hidráulico antes da montagem

2.Aperte os parafusos do flange em etapas

3.Recune após 30 minutos de operação sem carga

4.Aumentar gradualmente a carga para a pressão nominal

5.Testando a eficiência volumétrica e a eficiência do torque

7. Tendências futuras de desenvolvimento de tecnologia

7.1 Inteligência e integração da IoT

O motor A6VE da próxima geração será profundamente integrado à tecnologia industrial da Internet das Coisas (IIOT) para alcançar:

·Monitoramento de status em tempo real: pressão interna, temperatura, sensores de vibração

·Recursos de computação de borda: processamento local de dados de desempenho para reduzir atrasos na transmissão

·Modelo Twin Digital: a simulação virtual prevê a vida restante

·Ajuste do parâmetro remoto: otimização on -line dos parâmetros de controle

As empresas chinesas lançaram um protótipo de motor inteligente com uma interface Canopen, que pode ser conectada diretamente ao sistema MES de fábrica através do protocolo OPC UA para fornecer suporte de dados para manutenção preditiva.

7.2 Inovação na melhoria da eficiência energética

Para atender aos regulamentos de emissão de carbono cada vez mais rigorosos, a série A6VE está desenvolvendo várias tecnologias de economia de energia:

·Controle adaptativo de pressão: ajuste dinamicamente a pressão do sistema de acordo com a carga

·Materiais de baixo atrito: os revestimentos de nano reduzem as perdas mecânicas

·Gerenciamento térmico eficiente: otimize canais de petróleo interno para reduzir o aumento da temperatura

·Sistema de recuperação de energia: a energia cinética de frenagem é convertida em armazenamento de energia hidráulica

Os testes de laboratório mostraram que essas inovações podem melhorar a eficiência motora geral em 5% a 8%, reduzindo o consumo de combustível em aproximadamente 3.000 litros por ano em condições típicas de escavação.

7.3 Novos materiais e novas tecnologias

A aplicação de materiais avançados melhorará significativamente o limite de desempenho do motor A6VE:

·Mergulhador de cerâmica: a resistência ao desgaste aumentou 10 vezes, adequada para condições de pressão ultra-alta

·Casca composta de fibra de carbono: 30% mais leve e mais forte

·Placa de válvula impressa em 3D: canais de óleo interno complexos otimizam características de fluxo

·Casamento lubrificante inteligente: ajusta automaticamente o coeficiente de atrito de acordo com a temperatura

Ao mesmo tempo, a fabricação inteligente dirigida por gêmeos digitais alcançará:

·A verificação da montagem virtual diminui o ciclo de desenvolvimento

·Produção personalizada personalizada, resposta rápida a necessidades especiais

·Rastreabilidade da qualidade do ciclo de vida total para melhorar a confiabilidade

8. Conclusão e recomendações

O motor variável de pistão axial da série A6VE tornou -se a solução de potência ideal para as escavadeiras modernas de rastreadores com seu design inovador de eixo inclinado, controle variável preciso e excelente confiabilidade. As seguintes conclusões podem ser tiradas da análise neste artigo:

1.Vantagens técnicas óbvias: em comparação com os motores hidráulicos tradicionais, o A6VE tem vantagens significativas na densidade de energia, precisão de controle e eficiência energética e é particularmente adequada para cenários de aplicação com condições de trabalho complexas, como escavadeiras.

2.Chave para a correspondência do sistema: Para utilizar totalmente o desempenho do A6VE, é necessário otimizar o design geral do sistema hidráulico, incluindo configuração razoável de circuito, estratégia de controle precisa e sistema de filtragem e resfriamento completo.

3.A manutenção determina a vida: a manutenção de rotina padronizada e o monitoramento de condições profissionais podem prolongar significativamente a vida útil do serviço e reduzir o custo total da propriedade (TCO).

4.A inteligência é o futuro: motores inteligentes com sensores integrados e recursos de comunicação se tornarão o padrão do setor, trazendo mudanças revolucionárias ao gerenciamento e manutenção de equipamentos.

Com base na análise acima, as seguintes sugestões são feitas para fabricantes de escavadeiras e usuários finais:

Recomendações para fabricantes

·No desenvolvimento de novos modelos, o modelo de controle proporcional elétrico A6VE tem prioridade para melhorar o desempenho do controle

·Otimize o design correspondente do sistema hidráulico e motor para dar um jogo completo às vantagens da tecnologia variável

·Fortalecer o projeto de gerenciamento térmico para garantir a confiabilidade do motor sob condições de trabalho extremas

·Interface IoT pré-instalada para criar condições para operação e manutenção inteligentes

Recomendações para usuários finais

·Escolha um provedor de serviços de reparo certificado em fábrica para revisar o trabalho

·Invista em equipamentos de análise de petróleo e implemente a manutenção preditiva

·Treinamento do operador para evitar falhas precoces causadas pelo uso inadequado

·Considere soluções de atualização de eficiência energética e substitua equipamentos antigos por motores de controle proporcional elétrico

À medida que a eletrificação e a inteligência das máquinas de construção avançam, o motor variável de pistão axial da série A6VE continuará a liderar a inovação tecnológica, fornecerá à indústria da escavadeira soluções de energia mais eficientes, mais inteligentes e ambientalmente amigáveis ​​e ajudarão a construção global de infraestrutura a alcançar novos patamares.