淺析工程機械液壓節能技術的發展及應用

【摘 要】隨著機械工業化經濟的不斷發展，工程機械設備品種與日俱增，機械設備資源消耗也非常嚴峻，同時一些工業廢渣、污染源排放、噪聲、粉塵等都對環境造成了不可估量的惡劣影響。而近些年來，隨著工業化低碳經濟口號的實際貫徹，我國也加大了工程機械的節能應用技術研究，力求經濟發展的同時能夠維護綠色生態環境。鑒于此，文章中闡述了近些年來工程機械液壓節能的節能進展情況，如電液比例控制、LUDV節能控制等。

【關鍵詞】工程機械；變量泵；節能技術；發展

近些年來，工程機械液壓節能技術普遍推廣開來，這在很大程度上促進了綠色經濟的發展。即通過產品的節能成效體現進一步滿足了經濟環保需求。尤其是近些年來化工業經濟的發展勢頭異常猛烈，所以隨著社會經濟發展的同時，綠色經濟建設工作進程就必須下足功夫。因此，為了響應這一政策，近些年以來，國內外的工業機械設備生產商為了進一步優化產品節能效果，在發動機排放、液壓系統減震、作業噪聲、以及產品控制系統等方面的研究工作下足了功夫。

1 工程機械液壓設備技術背景概述

在上世紀六十年代，工程機械液壓品種逐步增多，尤其是挖掘機與裝載機等的工程機械設備在先后經歷了傳統向節能的轉型過程，即以這兩種原型設備的基礎上轉變而來成為多種新型設備，如液壓剪、液壓夯、液壓掃具等的多種輔助新型設備。這些新型產品設備普遍有著功率較大、復合功能較多的特點。也就是說，當時以液壓挖掘機為主的設備都開始應用恒功率較大的變量泵，在一定程度上使得設備所用的柴油能夠充分利用，從而實現了提高作業功率又不會造成柴油過載的現象發生。另外，其應用技術是恒功率原理，將恒功率套用在了雙泵系統，進而也就演化了多種控制方式，如全功率與分功率對系統進行控制。全功率控制方式一般能夠保持雙泵流量基本持平，但是由于自身機構特性所致，其在作業中不可避免的會出現功率損失。目前來說，國外大中型的挖掘機設備已經不再采用該項技術了。

到了20世紀70年代末、80年代初，日本KOMATSU公司率先開發了負流量控制系統，這種控制系統彌補了20世紀70年代推行的EX400系列型號液壓控制系統旁路損失的缺陷，即使當時設備系統旁路損失較小；當時的EX400型液壓挖掘機與WY403型全液壓挖掘機等的操作手柄，能夠同時操作兩個流通多路閥，在一定程度上能夠控制旁路損失，但卻不能完全消除。而20世紀80年代初期所推行的設備負流量控制系統，能夠使得系統旁路損失程度更小；當時這項技術被稱為OLSS（Open CenterLoad Sensing System）系統，國內采用該項技術的典型工程機械液壓設備就是JY320帶式挖掘機。而到了20世紀90年代以后，負荷傳感技術也普遍應用到了機械液壓設備產品當中，其在原有技術的基礎上，又完善了設備多路閥流量分配所需的壓力補償。這樣，即使設備作業時系統泵流量輸出不足，也會憑借負荷傳感技術的壓力補償特性使得多路閥的壓差保持同一水平線，進而使得機械液壓設備的工作效率又提升了一個檔次。采用該項技術的典型產品有Linde公司VW同步閥以及Rexroth公司的LUDV閥等，我國合肥日立公司的EX系列挖掘機也同樣采用了該項技術。

2 工程機械液壓技術發展進程中的系統控制方式

目前國內外在工程機械液壓產品所采用的節能技術一般可以劃分為變量泵控制、混合動力系統、多路閥組合等幾種方式。在實際產品節能技術應用過程中，多種技能技術并不是完全獨立存在的在，而是有機結合在一起共同發揮技術作用的。

2.1 變量泵控制方式

變量泵能夠憑借調整排量來適應產品設備在作業時的復雜工作需求。其技術原理的價值一般是靠壓力感應控制來體現，這樣其發動機作業效率就會大幅度提升；而節流調速的方式也發生了轉變，由節流調速轉化成為了容積調速，進而避免能量損益。總的來說，變量泵只有排量一個被控對象，在采用不同的控制方式時，可以使變量泵具有不同的輸出特性。所以，應根據具體的應用場合，選用相適應的變量控制形式，以便獲得合適的輸出特性。

2.2 電液比例控制智能化

電液比例智能化控制技術應用到液壓挖掘機設備當中，能夠避免大量復雜信號傳遞原因所致的系統影響速度過慢現象發生，使得電信號傳遞信息參數更加趨于系統化方向發展，并能確保挖掘機動力作業系統使用更趨于靈活化。

隨著信息產業技術智能化技術的逐步成型，電液比例控制技術也逐步應用到了工程機械設備中。也就是說，其技術價值主要體現在計算機能夠自動監測液壓系統和柴油機的運行參數，如壓力、柴油機轉速等，并能根據這些參數自動控制整個挖掘機動力系統，使其運行在高效節能狀態，這將是節能技術發展的一個趨勢。

2.3 柴油機電噴控制

工業化機械設備中的電噴柴油機應用前景良好。總體來說，機械設備中的電噴柴油機主要采用了電控噴射、渦輪增壓、以及共軌等多項技術。一般說來，電噴柴油機使用范疇最廣的領域可以說是汽車行業，工程機械設備系統中應用電噴柴油還仍然處于初步階段。但是，它的電控噴射系統所具備的價值與指導意義很大。如，其內部系統往往采用轉速、溫度、以及壓力傳感器，能夠將各運行技術參數同步存儲到計算機中，從而更利于噴油泵的供油的往復循環作業；憑借計算機調節相關運行技術參數等，還可保證作業成效的最佳狀態，并且不受轉速影響。總體評價來說，電噴控制的機械設備的動力響應速度非常快，耗油量也小，所以工程機械柴油機設備采用電噴控制技術，勢必會促進設備實現高效節能。

3 工程機械液壓技能技術應用與實例設計

如果按目前的工程機械液壓設備的使用需求程度，并結合當前技術水準去考慮其未來發展走向，我們不難看出，實現工程機械節能的關鍵在于設備作業功率的匹配。

以工程機械設備中的挖掘機為例，如果要想完善系統節能功能，實現較大進展的節能成效，就必須整體考慮功率匹配，而不能局部功率匹配，以此才能實現節能成效。這主要因為挖掘機產品設備需要靠發動機與泵的匹配去實現調節泵的排量控制，然而泵和負載的匹配同樣需要調節泵的排量，所以也就導致了兩者會相互干涉。

工程機械設備挖掘機的作業系統多半是負載敏感系統以及變量泵控制系統。其中負載敏感系統的作用是為了實現泵與負載之間的匹配；然后憑借泵和負載匹配的功率進一步確立發動機最合適的工作場所，并通過作業場地中調整發動機油門大小來調整其作業適應性，以此全局功率匹配基本成型。具體設計如下圖所示。

4 結語：

綜上所述，液壓節能技術如果應用在工業化機械設備當中，勢必會促進工程機械化相關技術的發展進程速度，并在很大程度上保證了該項技術的可持續化發展。由此我們可以預測，機械工程、電氣化工程、液壓、機械自動化的研究與開發，將是當前至未來很長時間內的液壓技能技術努力方向，并隨著研究進程進展成果的突破，更為先進的工程機械液壓技能設備會逐步更新換代，從而會逐步促進工業化經濟迅速發展。

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