Оптимизация гидравлических параметров стрелового оборудования экскаваторов при работе в условиях экстремальных температур
Ключевые слова:
гидравлические параметры, экскаватор, стреловое оборудование, экстремальные температуры, вязкость, энергоэффективность, оптимизацияАннотация
Эффективность функционирования гидравлических экскаваторов в условиях экстремальных температурных режимов представляет собой критически важную проблему современного строительного машиностроения. Температурные воздействия оказывают существенное влияние на реологические характеристики рабочих жидкостей гидравлических систем, что непосредственно сказывается на производительности стрелового оборудования. Исследование направлено на разработку комплексной методики оптимизации гидравлических параметров с учетом температурных факторов, влияющих на вязкостно-температурные свойства рабочих сред. В ходе экспериментальных исследований были проанализированы гидравлические системы экскаваторов различных типоразмеров при температурных режимах от -40^{\circ}C до +60^{\circ}C. Комплексный анализ включал измерение динамической и кинематической вязкости гидравлических жидкостей, определение коэффициентов потери мощности и оценку эффективности работы стрелового механизма. Результаты показали, что отклонение рабочей температуры гидравлической жидкости от оптимального диапазона на 10% приводит к увеличению энергетических потерь на 3-12%. Оптимизация параметров позволила повысить энергетическую эффективность гидравлических систем на 18-26% и снизить износ компонентов на 15-20%. Разработанные алгоритмы управления обеспечивают адаптивную коррекцию рабочих параметров в реальном времени в зависимости от температурных условий эксплуатации. Практическая значимость исследования заключается в возможности существенного повышения эксплуатационной надежности и энергоэффективности строительных машин в различных климатических условиях, что особенно актуально для регионов с резко континентальным климатом.Библиографические ссылки
Du H., Liu X., Zhang B., Lin Z. Efficiency of electro hydraulic servo steering for heavy construction vehicles // Automation in construction. 2020. Vol. 120. Art. 103413.
Ge L., Quan L., Zhang X., Dong Z., Yang J. Power matching and energy efficiency improvement of hydraulic excavator driven with speed and displacement variable power source // Chinese journal of mechanical engineering. 2019. Vol. 32. № 1. P. 100.
Hussein A.M., Dawood H.K., Abed K.M., Jaber S.A. Effects of temperature on the properties of HL32 oil in the conventional hydraulic actuators // Materials today: Proceedings. 2022. Vol. 60. pp. 1912-1919.
Juza M., Hermanek P. Influence of the excavator hydraulic system efficiency on the productivity // Research in agricultural engineering. 2023. Vol. 69. № 1. pp. 18-27.
Li L., Zhang T., Wu K., Lu L., Lin L., Xu H. Design and research on electro hydraulic drive and energy recovery system of the electric excavator boom // Energies. 2022. Vol. 15. № 13. Art. 4757.
Lin T., Wang Q., Hu B., Gong W. A double variable control load sensing system for electric hydraulic excavator // Energy. 2021. Vol. 223. Art. 119999.
Liu B., Quan L., Ge L. Research on the performance of hydraulic excavator boom based pressure and flow accordance control with independent metering circuit // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers., Part E: Journal of process mechanical engineering. 2017. Vol. 231. No. 5. P. 901 913.
Liu B., Quan L., Ge L., Zhang X. Energy efficiency optimization of electric hydraulic loader with variable speed variable displacement power source // Scientific reports. 2025. Vol. 15. Art. 1731.
Rakhutin M.G. Evaluation of the influence of the hydraulic fluid temperature on power loss of the mining hydraulic excavator // Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 260. pp. 204-216.
Sebastian D.., Katharina S. Experimental investigation of the influence of fluid viscosity on the efficiency of a crawler excavator // Proceedings of SICFP'21 The 17th Scandinavian Inter. conf. on fluid power. 2021. pp. 36-49.
Shen W., Jiang J., Su X., Karimi H.R. Energy Saving Analysis of Hydraulic Hybrid Excavator Based on Common Pressure Rail // The scientific world journal. 2013. Vol. 2013. pp. 1-12.
Trinh H-A., Truong H.V.A., Do T.C., Nguyen M.H., Phan V.D., Ahn K.K. Optimization based energy management strategies for hybrid construction machinery: A review // Energy reports. 2022. Vol. 8. pp. 6035-6057.
Wang Y., Zhang H., Chen L., Liu X., Sun Y. Lightweight design of excavator working device based on automatically generated surrogate model // Scientific reports. 2024. Vol. 14. Art. 28882.
Xing H., Zhang Z., Wang Y., Liu L., Guo J. Simulated research on large excavator boom based on hydraulic energy recovery // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers., Part C: Journal of mechanical engineering science. 2022. Vol. 236. № 21. pp. 10690-10700.
Yu Y-X., Ahn K.K. Optimization of energy regeneration of hybrid hydraulic excavator boom system // Energy conversion and management. 2019. Vol. 183. pp. 26-34.
