工程機械液壓節能技術的發展的論文

　　一、工程機械液壓節能技術的現狀

　　(一)變量泵控制方式

　　當工程機械處在難度較大的施工空間時，變量泵可利用控制排量來解決相關問題，通過控制壓力感應、發動機功率以及切換節流調速等方法，減少能源的消耗；正是因為其具有諸多優點，所以在當前工程機械液壓節能工作中被推廣普及，并且取得了良好的節能效果。變量泵僅能控制排量，隨著控制手段的不同，其輸出性質也會發生變化，所以根據不同的空間應該選擇針對性的控制方式，進而使控制輸出適當。變量泵的主要控制途徑包括排量控制、LUDV控制和LS負載敏感控制，下文將圍繞這三點詳細說明。首先，排量控制從字面來理解，就是對排量的直接控制，通過調整控制壓力來取得預期的排量值，主要包括正、負兩種流量控制方式，正流量控制即用節流調速替代容積調速，從而增強系統的工作效率，最早用于液壓挖掘機當中。就挖掘機來說，一般是使用先導式三位六通多路閥，特點是泵排量和先導操縱壓力有變化上的一致性，但是也存在缺陷，即梭閥組使系統更加復雜，也降低了系統的響應速度。而負流量控制系統能有效改善六通多路閥中可能出現的空流及節流損失，屬于負荷傳感系統的范疇，最早應用在PC系列挖掘機中，在后來應用范圍逐漸拓展。例如，日立建機以及卡特彼勒等挖掘機制造商在許多機械生產中都是用了負流量控制系統。然后，LS負荷敏感控制能夠使輸出壓力、流量與負載需求保持一致，以增強液壓設備工作效率。其存在的缺陷主要為當閥開度過大，或者泵的供油輸出法沒有達到系統規定的流量標準時，其負載元件的速度會受到不良影響，最終導致液壓系統整體的穩定被打破。因此在系統流量較高時不宜使用LS控制系統。最后，LUDV系統是單泵單回路系統，主要為了彌補LS負載敏感系統的缺陷，與一般負載傳感系統不同的是，其將壓力補償閥設置在節流閥的后部，另外梭閥的極限壓力決定負載壓力信號，適用于負載大小差異不明顯的設備中，例如小型挖掘機。

　　(二)電液比例控制的智能化

　　電液比例技術能夠優化繁復的液壓信號傳遞管道，通過電信信號傳送液壓數據參數，大大縮短系統的響應時間，也便利了挖掘機的的操作。計算機技術的'不斷進步為電液比例控制的智能化提供了技術支撐，體現在利用計算機能夠檢測液壓系統以及柴油機的壓力、柴油機轉速等運行數據，以數據為調整挖掘機動力系統的憑證，確保系統的工作狀態保持高效、節能。總的來說，以計算機技術為支撐，實現電液比例控制的智能化是未來技術發展的主要趨勢。

　　(三)多路閥多方式組合控制

　　六通道多路閥是工程機械中最常采用的系統形式，多路閥系統中的優先回路可由直通供油路組成；并聯回路在中位時能夠由直通供油路以及并聯供油路共同組成，同時能夠反饋壓力、功率以及流量的變化情況，使其負荷傳感閥的控制功能更為全面。比如在通用閥中組合進油聯，從而體現流量負荷傳感控制系統。總的來說，多路閥組合的智能化與液壓系統的節能效果成正比。

　　(四)混合動力系統

　　目前混合動力系統已經被用于工程機械以及汽車制造中。例如公交車以及液壓挖掘機。混合動力系統主要分為電能以及壓力兩種類型的儲能方式。一方面，以電能為儲能方式的混合動力系統又分為串聯式混合動力系統、并聯式混合動力系統以及混聯式混合動力系統。串聯式混合動力系統指發動機不與動力傳動系統直接接觸，保證在高效率區域內運行。電動機能夠隨著負荷的改變自動調整自身的轉矩以及轉速，發電機以及蓄電池是電動機運行主要的能量供應設備。此種方式能夠保證發動機的運作穩定，所以排放以及能量效率都較高，缺陷是電動機額定功率決定了系統的負載能力，所以電動機轉速的高低控制是關鍵。并聯式混合動力系統的動力來源主要是發動機以及蓄電池和電動機，相互之間利用轉矩合成器和動力傳動系統連接，發動機能夠為機械行駛提供轉矩，同樣可由兩者共同驅動。當運行速度低、負荷不高時僅依靠電驅動即可。此系統的優點是將電動力和發動機結合驅動，因此動力供應充足。其對控制系統的要求較高，能夠避免串聯系統的發電機，當機械制動時電動機替代了發電機的功能，并且能夠收集制動的能量。混聯式混合動力系統是以上兩種系統的結合，可分為助力型、雙模式型及續駛里程延長型。另一方面，以壓力作為儲能方式的混合動力系統分為Cumulo驅動系統、二次調節靜液驅動系統以及CPS系統。Cumulo系統主要用于公共汽車制造，其特點是汽車的液壓泵與傳動軸向連接，汽車制動時傳動軸會作用于液壓泵，使備罐里的油液泵入壓縮器，壓縮器再使氮氣進入兩個高壓容器中，汽車啟動時氣體又會返還到系統中成為驅動的動力。此種方式能夠大大降低汽車的燃料消耗，并且其制動器的使用壽命更長，并且緩解了汽車尾氣對環境的不良作用。二次調節靜液驅動系統，此系統的優點是柴油機僅提供車輛的恒轉速行駛能量，或者彌補系統中漏掉的液壓，能夠保證柴油機在正確的工作區域內。CPS系統的結構簡單，并且具有較高的運行效率，所以也是當前汽車回收能量的主要方式，利用發動機以及飛輪的聯合驅動產生動力，在利用定壓源液壓驅動系統實現能量的傳送，并且實現汽車的速度控制功能。

　　二、工程機械液壓節能技術發展趨勢

　　功率匹配是工程機械液壓系統節能技術的核心，只有改變傳統的局部功率匹配，實現全面的功率匹配，才能使節能目的得到實現。局部功率匹配在實際操作中必須要控制泵排量才能使發動機與泵相匹配，同樣要調節泵排量才能實現泵與負載的匹配，因此在調節中容易出現相互影響的情況，必須要統籌考慮才能保證正常運行。變量泵以及負載敏感系統是挖掘機主要的液壓節能方式，首先通過負載敏感系統中泵有隨負載壓力和流量做出相適應調整的特點來實現泵和負載之間的匹配，再以兩者的匹配功率為前提選擇發動機的工作地點，最后調控發動機油門的數值，確保發動機在運行過程中不會偏離最佳工作點，如此便可以實現全局的功率匹配。

　　三、結束語

　　綜上所述，由于工程機械呈多樣化發展趨勢，那么工程機械在使用中對環境產生的不良因素就更多，而環境問題已經成為制約工程機械進一步發展的主要障礙。因此開發具有環保、節能性質的工程機械產品很有必要，工程機械產品的開發要秉承與生態環境和諧相處的理念，而這一理念也將成為未來工程機械發展的主要方向。使工程機械設備符合目前環保節約型社會理念的具體方式有：減少發動機排放、增強液壓系統工作效率、減少噪音以及減震等等，而節能技術主要由液壓、控制兩個系統體現，所以也是節能技術優化的關鍵部分。

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