推土機燃油消耗測試方法探討

張磊慶，羅 鑫，尹如法

（中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

推土機燃油消耗測試方法探討

張磊慶，羅 鑫，尹如法

（中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

工程機械節(jié)能環(huán)保技術(shù)近些年得到了大力發(fā)展，但如何科學合理的測試燃油消耗還未形成統(tǒng)一的認識。本文對當前幾種推土機產(chǎn)品的燃油消耗試驗方法做了比較分析，在此基礎(chǔ)上探討一種新的測試方式，通過完成規(guī)定工況的開槽作業(yè)和推土作業(yè)，科學測試土方量和燃油消耗，以此計算推土機的能效指標。

推土機；燃油消耗；能效；測試

近年來節(jié)能環(huán)保設備受到各級政府的高度關(guān)注，2014年政府工作報告指出，要出重拳強化污染防治，并給出了具體路徑：實施建筑能效提升、節(jié)能產(chǎn)品惠民工程，發(fā)展清潔生產(chǎn)、綠色低碳技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟。這也明確了我國裝備制造業(yè)綠色時代的來臨。不降低作業(yè)效率又兼具綠色、環(huán)保等優(yōu)勢的工程機械產(chǎn)品受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，行業(yè)對高品質(zhì)、低能耗產(chǎn)品的需求持續(xù)提升。

工程機械作為排放大戶，節(jié)能減排的工作刻不容緩。國家標準《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第三、四階段)》規(guī)定，自2014年10月1日起，凡進行排氣污染物排放型式核準的非道路移動機械用柴油機都必須符合本標準第三階段要求。新排放標準的實施，給工程機械行業(yè)帶來一系列的反應。高效、低排放產(chǎn)品既符合國家大力倡導的建設資源節(jié)約型社會和減少溫室氣體排放的政策，也切合工程機械用戶的切實需求。推土機作為工程機械產(chǎn)品中重要的一員，是土方施工中重要的施工機械，如何客觀準確的測量推土機的燃油消耗，體現(xiàn)其節(jié)能減排的性能，成為廠家和用戶關(guān)心的問題。

1 幾種測試方法比較

目前，行業(yè)內(nèi)對推土機油耗測試方法未有統(tǒng)一認識，大部分企業(yè)對此并未足夠重視。不同企業(yè)采取的測試方法也不統(tǒng)一。有的企業(yè)會在用戶作業(yè)時測試油耗情況，一般以真實作業(yè)為主。例如，某用戶要進行魚塘推挖作業(yè)，只需測量作業(yè)前后的燃油消耗量和作業(yè)時間，即可得出單位時間燃油消耗。這樣獲得的數(shù)據(jù)連續(xù)性較強，對分析某一臺推土機的油耗有一定參考價值，但這種測試方法工況復雜，難以重復操作，司機操作存在很大隨意性，對于客觀分析推土機油耗有很多干擾因素。另外，這種方式往往忽略了作業(yè)土方量的測算，無法得到單位土方量的燃油消耗，無法體現(xiàn)推土機的能效。

測試推土機的牽引力來計算燃油消耗量也是一種測試方法。推土機的牽引性能是其作業(yè)能力的重要參考依據(jù)。根據(jù)JB/T 1666－1997《履帶式推土機試驗方法》，通過不同速度的牽引力試驗，測得最大牽引輸出功率點的輸出功率、牽引速度和單位時間耗油量、后退輕載時牽引輸出功率的單位時間耗油量和牽引速度，求得單位牽引輸出功率的耗油量。這樣的測試方式具有可重復操作性，工況較穩(wěn)定，但其他因素如鏟刀形狀等都被忽略，因此無法真實反映推土機作業(yè)時的真實能效。

結(jié)合課題研究，在總結(jié)已有測試方法和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，本文嘗試提出一種可重復操作，工況穩(wěn)定，在一定程度反映推土機真實能效的測試方法，供大家參考。

2 探討新的測試方法

推土機油耗測試方法應以實際作業(yè)為基礎(chǔ)，規(guī)避對測試結(jié)果影響較大的干擾因素，選擇有代表性、可重復操作的作業(yè)工況進行測試，盡量獲取真實數(shù)據(jù)，反映燃油消耗情況。在規(guī)定測試條件下，在規(guī)定作業(yè)循環(huán)內(nèi)測試燃油消耗量、作業(yè)時間和作業(yè)量，以單位耗油量所完成的作業(yè)量作為推土機的油耗評價指標。

2.1 測試工況

推土機主要應用于開槽、推土、修坡等作業(yè)，我們選取具有代表性的開槽和推土兩個工況進行測試。考慮到原生土硬度作業(yè)阻力不同，我們劃定測試區(qū)域，并將該區(qū)域深挖到推土機鏟刀高度1.2倍后，采用與被測試推土機相同質(zhì)量的推土機回填壓實，場地平整后坡度小于1%，并用土質(zhì)N值儀檢測土壤硬度在合理誤差內(nèi)，濕密度控制在2g/cm3以內(nèi)。

推土機按圖1所示位置停放，推土鏟接地，不超過初始線。對推土機試驗場地進行畫線定位：AB為起始線，EF為終點線，ABCD內(nèi)為規(guī)定開槽作業(yè)區(qū)域，CDEF內(nèi)為規(guī)定的推土作業(yè)區(qū)域。在A、B、C、D、E、F點分別插上標桿作為參考點。L1為開槽距離，當推土機功率＜103kW時，L1值取20m；當推土機功率≥103kW時，L1值取40m。L2為推土距離，取值20m。

圖1 推土機燃油消耗測試示意圖

推土機正式開始試驗前應使水溫、油溫達到正常工作狀態(tài)。推土機沿直線進行開槽作業(yè)L1距離，然后開始推土作業(yè)，將土繼續(xù)運輸L2距離到終點線以外，原路退回至起始線完成一次作業(yè)循環(huán)。每次作業(yè)循環(huán)均須使推土鏟從起始線處開始動作。連續(xù)完成10次作業(yè)循環(huán)為一個測試循環(huán)。終點線以外的堆土形狀及推土機試驗過程中的速度檔次，根據(jù)推土機功率大小，以能夠發(fā)揮最大生產(chǎn)率為原則適當選取。開槽寬度根據(jù)推土機鏟刀寬度決定。

在試驗中測定每個測試循環(huán)的作業(yè)時間、耗油量、土方量。

2.2 油耗測量

推土機燃油消耗量測量可以使用附加油箱或油耗測量儀計量。用附加油箱法需在試驗前將附加油箱固定在靠近發(fā)動機的合適位置，將進出油管接入附加油箱底部，將發(fā)動機進出油管與附加油箱連接。采用油耗測量儀法要按油耗測量儀使用說明書要求將油耗儀串接在發(fā)動機進油路上,測量推土機每次測試循環(huán)的燃油流量。使用柴油密度計測量燃油密度，將燃油流量換算成質(zhì)量即燃油消耗。

2.3 作業(yè)土方的測量

土方量直接影響到推土機的能效值，因此土方量的測量計算要盡量減少誤差。

土方測量的傳統(tǒng)方法比較多，最常用的是在實地用測繩拉網(wǎng)，用水準儀測出各格網(wǎng)角點的高程，通過計算各格網(wǎng)角點的落差來計算土方量。這種方法可根據(jù)實地地形情況，選擇相應的格網(wǎng)，由于點位高程精度高以及點位分布比較均勻，相對精度較高；但其野外作業(yè)比較繁瑣，計算工作量大。按JB/T 1666-1997之8.3中的計算方式，試驗前測量場地水準，作業(yè)結(jié)束后再次測量各測量點水準，水準差即為開槽深度。開槽區(qū)域兩端斜坡部分間隔以1.5m為宜，其他部分以3m為宜。

隨著新測量儀器設備不斷應用和更新，對于土方測量，現(xiàn)在一般是采用測繪數(shù)字化地形圖來計算土方量。可利用GPS-RTK技術(shù)對測試區(qū)域進行測量，目前RTK土方測量精度可達到10～20mm+1ppm。

2.4 評價指標及計算

推土機在規(guī)定工況下單位燃油消耗量完成的作業(yè)土方量即推土機能效，以此作為評價推土機油耗水平的主要指標。因此需要在測試推土機油耗的同時測量作業(yè)土方量和作業(yè)時間。為減少測試結(jié)果的偶然性因素干擾，需要連續(xù)進行3個測試循環(huán)，記錄每個測試循環(huán)的各項數(shù)據(jù)。并按下列公式分別計算推土機燃油消耗量G、作業(yè)生產(chǎn)率Q、能效E。取3次試驗結(jié)果中推土機能效E的平均值為最終值。

式中 G——推土機燃油消耗量，kg/h；

f——規(guī)定作業(yè)循環(huán)次數(shù)的燃油消耗，g；

T——試驗作業(yè)時間，s；

Q——推土機作業(yè)效率，m3/h；

V——規(guī)定作業(yè)循環(huán)次數(shù)推送的總土方量，m3；

E——推土機能效，m3/kg。

3 結(jié) 語

工程機械的綠色性能指標應該從能效、尾氣排放和噪聲3個方面綜合考慮，目前，排放和噪聲已有國家強制性標準，對于能效的測試是未來開展綠色施工機械評定的基礎(chǔ)，能效測試則需要一種規(guī)范的、行業(yè)認可的油耗測試方法。

本文提出的推土機油耗測試方法，包含了推土機開槽和推土兩種作業(yè)工況，通過測量作業(yè)土方量和油耗，得出推土機的能效值。該測試方法相比其他幾種方式，可操作性強，能更真實反映的推土機的作業(yè)能效，對用戶選擇推土機產(chǎn)品是一個重要的參考依據(jù)。

[1]GXB/TY 0026-2014，液壓挖掘機燃油消耗試驗方法[S].

[2]JB/T 1666-1997，履帶式推土機試驗方法[S].

[3]侯寶佳.我國綠色施工機械發(fā)展研究[J].建筑機械化，2015，(4)：27-31.

[4]吳學松.液壓挖掘機油耗測試與綠色性能評價探討[J].建筑機械化，2015，(4)：32-35.

（編輯 于 洋）

Discussion on bulldozer fuel consumption measurement method

ZHANG Lei-qing, LUO Xin, YIN Ru-fa

國家“十二五”科技支撐計劃項目“綠色建造與施協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2012BAJ03B01)

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