Análisis de las aplicaciones y ventajas de rendimiento del motor variable de pistón axial A6VE en excavadoras de rasca

HMotores de pistón axial ydráulicoJuega un papel insustituible en los sistemas de viaje y giro de excavadoras de rastreadores. La serie A6VE de motores variables de pistón axial del eje biselExcelente densidad de potencia,control de variable flexibleyVida de servicio ultra largo, se han convertido en la solución de accionamiento hidráulico preferido para excavadoras de rastreadores de alta gama en todo el mundo. Este artículo analizará exhaustivamente las características técnicas de los motores de la serie A6VE, sus ventajas de aplicaciones en el sistema de viajes de excavador, su diseño coincidente con el sistema de giro, los métodos de diagnóstico de fallas comunes y las tendencias de desarrollo futuras, proporcionando una guía de referencia detallada para los técnicos en la industria de la maquinaria de ingeniería.

1. Descripción general de la tecnología del motor del pistón axial hidráulico

El sistema de transmisión hidráulica, el motor de pistón axial hidráulico proporciona una fuerte potencia para varios tipos de maquinaria de construcción al convertir la energía hidráulica en energía mecánica. En las excavadoras de rastreadores, los motores de pistón axial se utilizan principalmente en los dos sistemas clave de la unidad de viaje y la rotación superior. Su rendimiento afecta directamente la eficiencia operativa, la precisión de control y la economía de combustible de toda la máquina.

Tabla: Principales escenarios de aplicación de motores de pistón axial hidráulico en excavadoras

En comparación con los motores de engranajes tradicionales y los motores de la veleta, los motores de pistón axial tienen una mayor presión de trabajo (hasta 45MPa), un rango de velocidad más amplio (el desplazamiento se puede ajustar a cero) y un mejor rendimiento de eficiencia (la eficiencia total excede el 90%), lo que es particularmente adecuado para aplicaciones como excavadoras que tienen requisitos exigentes para el rendimiento eléctrico. La serie A6VE adopta un diseño de eje bisel, que logra un ajuste sin paso del desplazamiento al cambiar el ángulo entre el cilindro y el eje de transmisión, que coincide perfectamente con los requisitos de potencia de las excavadoras en diferentes condiciones de trabajo.

2. Características técnicas de los motores de la serie A6ve

2.1 Estructura de innovación y principio de trabajo

La serie A6VE de motores variables de pistón axial del eje inclinado adoptan un diseño único del grupo de rotor de pistón cónico. El pistón está dispuesto en un cierto ángulo (generalmente 25 ° o 40 °) al eje de transmisión, y el desplazamiento se cambia por el balanceo de la placa inclinada. En comparación con el diseño tradicional de la placa inclinada, esta estructura tiene una mayor densidad de potencia y una mayor resistencia al impacto. Su principio de trabajo central es: el aceite de alta presión ingresa a la cavidad del émbolo a través de la placa de distribución, empujando al émbolo a moverse axialmente. Debido al ángulo entre el émbolo y el eje de transmisión, la fuerza axial se descompone en fuerza radial y fuerza tangencial, y la fuerza tangencial genera par de conducción.

Los motores de la serie A6VE tienen varios modos de control variable, que incluyen:

·Control de compensación de presión (tipo HZ3): ajusta automáticamente el desplazamiento de acuerdo con la presión del sistema para mantener una potencia de salida constante

·Control proporcional eléctrico (EP1/EP2): control preciso del desplazamiento a través de señales eléctricas para lograr una regulación inteligente

·Control remoto hidráulico (tipo HA/HD): controle el ángulo de la placa de swash usando una señal hidráulica externa

2.2 Parámetros de rendimiento clave

Tabla: Comparación de parámetros técnicos de modelos típicos de la serie A6VE

El sistema de rodamiento del motor A6VE adopta un diseño de rodamiento de rodillos cónico de doble fila, que tiene una excelente capacidad de carga y vida útil ultra larga. Las pruebas muestran que en condiciones de trabajo estándar, el tiempo de trabajo medio libre de problemas (MTBF) del motor A6VE excede las 10,000 horas, superando con creces el promedio de la industria. Su eficiencia de par inicial es tan alta como 92%, lo que puede garantizar el inicio suave de la excavadora incluso en entornos de baja temperatura.

2.3 Ventajas de instalación e integración

La serie A6VE adopta un diseño de instalación de brida central y puede estar "enchufado" integrado en la caja de reducción de viajes de la excavadora o el mecanismo de giro, simplificando enormemente el proceso de instalación. Su diseño estructural compacto permite que el motor se inserta casi por completo en la caja de reducción, ahorrando más del 30% del espacio de instalación. Este método de integración también tiene las siguientes ventajas:

·Eliminar tolerancias de instalación: el diseño autoalineante compensa los errores de fabricación y ensamblaje

·Reducir la vibración y el ruido: la conexión rígida reduce la eliminación de transmisión e impacto

·Diseño de tubería simplificado: los pasajes de aceite incorporados reducen el número de tuberías externas

El eje de salida del motor se puede configurar de manera flexible y en varias formas, incluyendo llave plana, spline (involute o rectangular), etc., que es conveniente para la coincidencia con reductores de diferentes fabricantes.

3. Aplicación de A6VE en el sistema de viaje de excavador de rastreadores

3.1 Diseño del circuito hidráulico del sistema de caminar

El sistema de viaje de la excavadora de rastreadores generalmente adopta un circuito hidráulico cerrado, que consiste en una bomba variable y un motor A6VE para formar una transmisión hidrostática. Este diseño tiene capacidades de recuperación de energía y características de velocidad sin paso, que se adaptan perfectamente a las necesidades de viaje en condiciones complejas de terreno. Los circuitos típicos incluyen:

·Circuito de accionamiento principal: la bomba de desplazamiento variable está conectada directamente al motor A6VE para lograr un control hacia adelante/inversa

·Circuito de reabastecimiento de aceite: proporciona aceite de enfriamiento al sistema cerrado y compensa la fuga interna

·Circuito de descarga: mantenga el aceite del sistema limpio y extienda la vida útil de los componentes

·Circuito de control de frenado: freno integrado de varios discos para garantizar la seguridad del estacionamiento en las pistas

La función de control de compensación de presión del motor A6VE puede ajustar automáticamente el desplazamiento de acuerdo con la resistencia a la caminata: cuando la excavadora sube una pendiente o pasa a través de un área fangosa, la presión del sistema aumenta y el motor aumenta automáticamente el desplazamiento para aumentar el torque de salida; Cuando viaja a alta velocidad en una carretera plana, el desplazamiento se reduce para aumentar la velocidad. Esta característica adaptativa permite que el motor siempre funcione en el punto de operación óptimo, reduciendo el consumo de combustible en un 15% -20%.

3.2 Optimización de las características de baja velocidad y alta torque

Las excavadoras de rastreadores a menudo necesitan superar una gran resistencia en condiciones de trabajo duras, lo que establece requisitos estrictos en la estabilidad de baja velocidad y la capacidad de salida del par del motor de viaje. La serie A6VE cumple con estos desafíos a través de las siguientes innovaciones técnicas:

·Émbolo cónico con estructura del anillo de pistón: sellado mejorado y fuga interna reducida durante la arrastre de baja velocidad

·Diseño de placa de distribución optimizada: la estructura de la ventana de distribución de cuatro acorta la cadena de transferencia de energía y reduce las fluctuaciones de presión

·Tecnología de tampón de ranura triangular: absorbe el impacto del flujo, el ángulo de ancho 15 ° y el ángulo de profundidad 20 ° son los mejores parámetros

·Rodamientos de rodillos de doble fila: soportar grandes cargas radiales y evitar la pérdida de eficiencia debido a la deformación de la vivienda

Una tasa de fluctuación de torque de menos del 5% a una velocidad ultra baja de 10 rpm, cumpliendo completamente con los requisitos de control precisos de las excavadoras. La relación potencia/peso del motor alcanza más de 200kW/T, superando con creces productos competidores similares.

3.3 Modos y soluciones de falla típicos

Tabla: fallas y soluciones comunes para el motor A6VE en el sistema de viaje

El mantenimiento regular es la clave para garantizar la operación confiable a largo plazo del motor A6VE. Se recomienda reemplazar el aceite hidráulico y filtrar cada 2000 horas de trabajo, y verificar el espacio libre del rodamiento y el desgaste del émbolo cada 5000 horas. El uso de la tecnología de análisis de conteo de partículas de aceite puede detectar un desgaste anormal por adelantado y evitar fallas importantes.

4. Diseño integrado de A6VE y Sistema de giro de excavadores

4.1 Requisitos técnicos para el sistema de giro

El sistema de tallado de excavador es responsable de la rotación de 360 ​​° de la plataforma superior, que coloca requisitos únicos en el motor hidráulico:

·Control de posición preciso: lograr la precisión de posicionamiento a nivel de milímetro de cubo

·Características suaves de inicio: reducir el impacto inercial y proteger las partes estructurales

·Rendimiento de frenado eficiente: evita que el vehículo se deslice cuando trabaje en pendientes

·Dimensiones de instalación compacta: guarda espacio en el tocadiscos

La solución tradicional utiliza una combinación de motor y reductor de alta velocidad, que tiene desventajas, como una gran pérdida de eficiencia y un fuerte impacto inercial. El motor de la serie A6VE resuelve perfectamente estos problemas a través de la tecnología de accionamiento directo y el control proporcional eléctrico.

4.2 Diseño del sistema hidráulico rotativo avanzado

Las excavadoras modernas de alta gama utilizan cada vez más sistemas de giro de detección de carga basados ​​en motores A6VE, que consisten principalmente en:

·Bomba de detección de carga: ajusta automáticamente la salida de flujo de acuerdo con la demanda

·Válvula múltiple proporcional: control preciso de la dirección del motor y la velocidad

·A6VE Motor proporcional eléctrico: responde a señales eléctricas para lograr un cambio de velocidad sin pasos

·Grupo de válvula anti-revista: elimine el swing shock cuando se detenga

·Válvula de retraso del freno: Coordenadas de frenado y tiempo de liberación hidráulica

Cuando el sistema está funcionando, la señal piloto del mango de funcionamiento se transmite a la válvula de detección de carga y el motor A6VE a través de la válvula piloto de balanceo y la válvula de transporte. El control proporcional de desplazamiento del motor hace que la velocidad de oscilación corresponda precisamente al comando operativo, logrando una experiencia de control de "apuntar y detener". Los datos de la prueba muestran que este sistema puede hacer que la precisión de posicionamiento de la excavadora se produzca dentro de ± 0.5 °, que es más de 3 veces mayor que el sistema hidráulico.

4.3 Recuperación de energía y mejora de la eficiencia

Otra aplicación innovadora del motor A6VE en el sistema Swing es la tecnología de recuperación de energía cinética. Cuando el excavador deja de girar, la enorme energía cinética inercial de la plataforma superior puede convertirse en energía hidráulica por el motor y almacenarse en el acumulador. El nuevo motor de pistón axial de cuatro puertos de Rexroth optimiza aún más este proceso:

·Acortar la cadena de transferencia de energía: reducir las pérdidas en los enlaces de conversión intermedia

·Expanda la zona de alta eficiencia: la eficiencia de operación completa se mantiene por encima del 85%

·Algoritmo de control inteligente integrado: coincidir automáticamente con el mejor tiempo de reciclaje

Los datos de campo muestran que el sistema de recuperación de energía equipado con el motor A6VE puede reducir el consumo general de energía del excavador en un 12% -15%, y el efecto es particularmente significativo en condiciones de rotación frecuente.

5. Análisis práctico de casos de aplicación

5.1 Proyecto de transformación de excavador de minería grande

El motor de viaje original de una excavadora CAT 349D en una gran mina de carbón abierta con frecuencia se sobrecalienta y necesitaba una revisión importante cada 3.000 horas en promedio. Después de cambiar al modelo A6VE160HZ3/63W-VAL22200B:

·El tiempo de trabajo continuo extendido a 8,000 horas sin reparaciones importantes

·La capacidad de escalada aumentó del 30% al 45%

·Costos de mantenimiento reducidos en un 60%

·Mejora del 18% en la eficiencia del combustible

Las mejoras clave incluyen:

1.Optimizar el circuito de aceite hidráulico para reducir la pérdida de presión

2.Instalar sistema de enfriamiento de circulación externa

3.Utilice aceite hidráulico de índice de alta viscosidad

4.Implementar monitoreo regular de contaminación de petróleo

5.2 Aplicación de soporte de la máquina de soporte del túnel

En un proyecto de túnel Subway en Shanghai, la carretera EBZ200H de Sany Heavy Industry utiliza el Sistema de viajes de doble motor A6VE107EP2/63W-VZL020FPB-SK, que funciona bien:

·La fuerza de tracción llega a 450kn, cumpliendo los requisitos de las condiciones de trabajo de hard rock

·Rango de velocidad 0-15m/min ajustable sin paso

·Control anti-deslizamiento, operación de pendiente segura y confiable

Esta aplicación utiliza completamente las ventajas de control proporcional eléctrico del motor A6VE. A través de una integración profunda con el sistema PLC de la máquina perforada de túnel, logra la coincidencia automática de la velocidad de viaje y la fuerza de propulsión, mejorando en gran medida la eficiencia de excavación del túnel.

5.3 Desarrollo de una nueva generación de excavadoras inteligentes

La última excavadora inteligente XE370DK de XCMG utiliza el motor variable proporcional A6VM55EP1/EP2 de Rexroth para conducir el sistema de giro. Sus características innovadoras incluyen:

·Función de calibración automática: aprendizaje completo de parámetros hidráulicos con un solo clic

·Algoritmo de control antidiminio: reduzca la influencia de la carga durante las operaciones de elevación

·Interfaz de diagnóstico remoto: monitoreo en tiempo real del estado de salud del motor

·Mantenimiento predictivo: Advertencia temprana de fallas basadas en el análisis de big data

Estas características inteligentes hacen de XE370DK un producto de referencia de la industria y ganan el Premio anual de productos Top50 de la maquinaria de construcción de China 2024.

6. Mantenimiento y solución de problemas

6.1 Puntos de mantenimiento diario

Para garantizar la operación confiable a largo plazo del motor variable de pistón axial A6VE, las siguientes especificaciones de mantenimiento deben seguirse estrictamente:

Manejo del aceite hidráulico

·Use aceite hidráulico anti-ropa ISO VG46 o VG68 con un índice de viscosidad de no menos de 95

·Mantiene la limpieza del aceite a ISO 4406 18/16/13 Estándares

·Reemplace el aceite hidráulico cada 2000 horas o anualmente (lo que ocurra primero)

·Pruebe regularmente el aceite para la acidez, el agua y la contaminación de las partículas

Mantenimiento del filtro

·Si la diferencia de presión del filtro de succión de aceite excede 0.3 bar, reemplácelo inmediatamente

·El elemento de filtro de alta presión debe verificarse cada 500 horas

·El elemento de filtro de aceite de retorno tiene un indicador de obstrucción y debe reemplazarse dentro de las 4 horas posteriores a la alarma.

·Limpie el interior de la carcasa del filtro al reemplazar el elemento del filtro

Inspección de piezas mecánicas

·Verifique la temperatura de la altura del motor diariamente (no excede los 90 ° C)

·Verifique el par de pernos de montaje semanalmente (según el valor especificado del fabricante)

·Verifique la fuga del sello del eje todos los meses (se permite una ligera humedad pero no gotea de aceite)

·Prueba de la presión de liberación del freno trimestralmente

6.2 Tecnología de diagnóstico profesional

Cuando el motor A6VE falla, los siguientes métodos de diagnóstico avanzados pueden usarse para ubicar con precisión la falla:

Análisis del espectro de vibración

·Recopilar señales de vibración de concha y analizar frecuencias características

·Falla del rodamiento: aparecen familias armónicas y bandas laterales

·Desgaste del émbolo: mayor energía de vibración de un orden específico

·Daño a la placa de la válvula: aumento de los componentes de impacto de alta frecuencia

Detección de imágenes térmicas

·La generación de imágenes térmicas infrarrojas escanea la distribución de temperatura en la superficie del motor

·Fuga interna: área de sobrecalentamiento local

·Mala lubricación: puntos de temperatura anormalmente altos

·Falla de enfriamiento: el aumento general de la temperatura excede el estándar

Ferrografía de petróleo

·Detección de la morfología y composición de partículas de desgaste en el aceite

·Desgaste normal: pequeñas partículas uniformes

·Desgaste anormal: partículas de gran chip de tamaño grande

·Desgaste corrosivo: grandes cantidades de partículas de óxido

6.3 Puntos clave del proceso de revisión

Precauciones de desmontaje

1.Marque todas las ubicaciones de tuberías y ajustes

2.Desmontar la conexión de la brida utilizando herramientas especiales

3.Protege las superficies de apareamiento de precisión de los rasguños

4.Organizar piezas desmontadas en orden

Normas de inspección de componentes clave

·Pareja de émbolo/cilindro: Ajuste de la liquidación 0.015-0.025 mm, reemplace si está fuera de tolerancia

·Placa de distribución: planitud ≤ 0.005 mm, se pueden reparar rasguños menores mediante la molienda

·Rodamientos: si el espacio libre excede el estándar o se produce la picadura, deben reemplazarse

·Sellos: todas las piezas originales

Especificaciones de ensamblaje y depuración

1.Todas las partes deben empaparse en aceite hidráulico antes del ensamblaje

2.Apriete los pernos de la brida en etapas

3.Run-in después de 30 minutos de operación sin carga

4.Aumentar gradualmente la carga a la presión nominal

5.Prueba de eficiencia volumétrica y eficiencia de torque

7. Tendencias futuras de desarrollo de tecnología

7.1 Inteligencia e integración de IoT

El motor A6VE de próxima generación estará profundamente integrado con la tecnología industrial de Internet de las cosas (IIOT) para lograr:

·Monitoreo de estado en tiempo real: presión incorporada, temperatura, sensores de vibración

·Capacidades de computación de borde: procesamiento local de datos de rendimiento para reducir los retrasos de la transmisión

·Modelo gemelo digital: la simulación virtual predice la vida restante

·Ajuste de parámetros remotos: optimización en línea de los parámetros de control

Las compañías chinas han lanzado un prototipo de motor inteligente con una interfaz Canopen, que puede conectarse directamente al sistema MES de fábrica a través del protocolo OPC UA para proporcionar soporte de datos para el mantenimiento predictivo.

7.2 Innovación para mejorar la eficiencia energética

Para cumplir con las regulaciones de emisiones de carbono cada vez más estrictas, la serie A6VE está desarrollando una serie de tecnologías de ahorro de energía:

·Control adaptativo de presión: ajuste dinámicamente la presión del sistema de acuerdo con la carga

·Materiales de baja fricción: los recubrimientos nano reducen las pérdidas mecánicas

·Manejo térmico eficiente: optimizar los canales de petróleo internos para reducir el aumento de la temperatura

·Sistema de recuperación de energía: la energía cinética de frenado se convierte en almacenamiento de energía hidráulica

Las pruebas de laboratorio han demostrado que estas innovaciones pueden mejorar la eficiencia del motor general en un 5% -8%, reduciendo el consumo de combustible en aproximadamente 3.000 litros por año en condiciones de excavación típicas.

7.3 Nuevos materiales y nuevas tecnologías

La aplicación de materiales avanzados mejorará significativamente el límite de rendimiento del motor A6VE:

·Émbolo de cerámica: la resistencia al desgaste aumentó en 10 veces, adecuada para condiciones de presión ultra alta

·Varela compuesta de fibra de carbono: 30% más ligero y más fuerte

·Placa de válvula impresa en 3D: los canales de aceite interno complejos optimizan las características de flujo

·Recubrimiento lubricante inteligente: ajusta automáticamente el coeficiente de fricción de acuerdo con la temperatura

Al mismo tiempo, la fabricación inteligente impulsada por gemelos digitales logrará:

·La verificación del ensamblaje virtual acorta el ciclo de desarrollo

·Producción personalizada personalizada, respuesta rápida a necesidades especiales

·La trazabilidad de la calidad del ciclo de vida completo para mejorar la confiabilidad

8. Conclusión y recomendaciones

El motor variable de pistón axial de la serie A6VE se ha convertido en la solución de potencia ideal para las excavadoras modernas de rastreadores con su innovador diseño de eje inclinado, control variable preciso y excelente confiabilidad. Las siguientes conclusiones se pueden sacar del análisis en este artículo:

1.Ventajas técnicas obvias: en comparación con los motores hidráulicos tradicionales, A6VE tiene ventajas significativas en la densidad de potencia, la precisión del control y la eficiencia energética, y es particularmente adecuado para escenarios de aplicación con condiciones de trabajo complejas como excavadoras.

2.Clave para la coincidencia del sistema: para utilizar completamente el rendimiento de A6VE, es necesario optimizar el diseño general del sistema hidráulico, incluida la configuración de circuito razonable, la estrategia de control preciso y el sistema completo de filtrado y enfriamiento.

3.El mantenimiento determina la vida: el mantenimiento de rutina estandarizado y el monitoreo de la condición profesional pueden extender significativamente la vida útil del motor y reducir el costo total de propiedad (TCO).

4.La inteligencia es el futuro: los motores inteligentes con sensores integrados y capacidades de comunicación se convertirán en el estándar de la industria, lo que trae cambios revolucionarios a la gestión y el mantenimiento de los equipos.

Según el análisis anterior, las siguientes sugerencias se hacen a los fabricantes de excavadoras y usuarios finales:

Recomendaciones para los fabricantes

·En el desarrollo de nuevos modelos, el modelo de control proporcional A6VE Electric tiene prioridad para mejorar el rendimiento de control

·Optimizar el diseño coincidente del sistema hidráulico y el motor para dar juego completo a las ventajas de la tecnología variable

·Fortalecer el diseño de gestión térmica para garantizar la confiabilidad motor en condiciones de trabajo extremas

·Interfaz IoT preinstalada para crear condiciones para operación y mantenimiento inteligentes

Recomendaciones para usuarios finales

·Elija un proveedor de servicios de reparación con certificación de fábrica para el trabajo de revisión

·Invierta en equipos de análisis de petróleo e implementen mantenimiento predictivo

·Capacitación del operador para evitar fallas tempranas causadas por un uso inadecuado

·Considere soluciones de actualización de eficiencia energética y reemplace el equipo antiguo con motores de control proporcional eléctrico

A medida que avanza la electrificación e inteligencia de la maquinaria de construcción, el motor variable de pistón axial de la serie A6VE continuará liderando la innovación tecnológica, proporcionará a la industria de excavadoras soluciones de energía más eficientes, más inteligentes y más amigables con el medio ambiente, y ayudará a la construcción de infraestructura global a alcanzar nuevas alturas.