工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉婷婷

摘 要：隨著自動(dòng)化控制水平的提升，工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新的突破，呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。在此背景下，職業(yè)院校液壓專業(yè)液壓技術(shù)教學(xué)改革已成為必然。本文主要討論工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，提出幾點(diǎn)職業(yè)院校液壓專業(yè)液壓技術(shù)教學(xué)改革途徑，希望能給職業(yè)院校液壓專業(yè)教學(xué)改革提供理論幫助。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械液壓 節(jié)能技術(shù) 發(fā)展趨勢 教學(xué)改革

引言

在長久的發(fā)展過程中，我國為發(fā)展工業(yè)、推進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長而犧牲了生態(tài)環(huán)境，對其造成了嚴(yán)重的破壞。隨著綠色發(fā)展理念的提出，如何堅(jiān)持工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)并舉已經(jīng)成為工程機(jī)械技術(shù)發(fā)展所面臨的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。為了解決這一問題，人們開始研究與應(yīng)用各種工程機(jī)械節(jié)能環(huán)保技術(shù)，液壓節(jié)能技術(shù)就是其中之一。^[1]隨著液壓節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，國家對液壓專業(yè)綜合性人才的需求量不斷增長。面對這一形勢，作為人才儲(chǔ)備基地之一的職業(yè)院校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)液壓專業(yè)液壓技術(shù)教學(xué)改革，為國家提供綜合性的人才。現(xiàn)對工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及職業(yè)院校液壓專業(yè)液壓技術(shù)教學(xué)改革途徑做以下分析與論述。

一、工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀

工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的核心在于機(jī)械的自動(dòng)控制，目前工程機(jī)械液壓系統(tǒng)控制方式有四種，分別為變量泵控制、電液比例控制、多路閥組合控制及混合動(dòng)力控制，應(yīng)用于多種不同類型的工程機(jī)械。以變量泵控制為主的機(jī)械，適用于施工困難程度高的工程，通過控制排量降低能耗。而排量的控制又可分為正流量與負(fù)流量控制，前者通過節(jié)流調(diào)速實(shí)現(xiàn)，可增強(qiáng)機(jī)械工作效能，后者則可有效防止節(jié)流、空流損失現(xiàn)象的發(fā)生。以電液比例控制為主的機(jī)械，通過加快系統(tǒng)響應(yīng)速度降低能耗，同時(shí)提升機(jī)械內(nèi)部動(dòng)力系統(tǒng)的靈活性。在此控制中，計(jì)算機(jī)深度檢測液壓系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，基于動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改裝。以多路閥組組合控制為主的機(jī)械，通過分流控制降低能耗，這種控制方式更加依賴于智能化水平。^[2]以混合動(dòng)力控制為主的機(jī)械，其控制系統(tǒng)分串聯(lián)式和并聯(lián)式。串聯(lián)式的發(fā)動(dòng)機(jī)不與動(dòng)力系統(tǒng)相連，電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，發(fā)動(dòng)機(jī)提供電能，通過提升機(jī)械工作穩(wěn)定性降低能耗。并聯(lián)式的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)械，制動(dòng)環(huán)節(jié)中可適當(dāng)回收發(fā)電機(jī)制定能量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

二、工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢：

1.功率節(jié)能化

在機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能及其反轉(zhuǎn)換方面，液壓技術(shù)已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但仍舊存在容積損失和機(jī)械損失等能量損耗問題。若能通過減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失、發(fā)展低功率電磁閥、改善液壓系統(tǒng)性能等方式減少功率損失，那么壓力能就能得到有效利用，進(jìn)而提高能量轉(zhuǎn)換過程的效率。

2.應(yīng)用成熟化

現(xiàn)階段的液壓節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用受到了技術(shù)上限制，不同工程機(jī)械的節(jié)能度間差異明顯，所以其應(yīng)用還有待進(jìn)一步發(fā)展。可以預(yù)見的是，若液壓節(jié)能技術(shù)、節(jié)能效率持續(xù)提升，那么它就能夠在工程機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，從而逐漸趨向成熟化。^[3]

3.設(shè)備智能化

工程機(jī)械液壓控制系統(tǒng)除了內(nèi)部自動(dòng)控制外，也需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行外部控制。所以，液壓節(jié)能技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合是必不可少的。那么，隨著與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，液壓節(jié)能技術(shù)勢必會(huì)向智能化方向發(fā)展。

三、液壓專業(yè)液壓技術(shù)教學(xué)改革途徑

1.開發(fā)教學(xué)資源

節(jié)能是液壓技術(shù)發(fā)展的重要方向和目標(biāo)，雖然目前應(yīng)用液壓節(jié)能技術(shù)的工程機(jī)械的控制方式有四種，但是工程機(jī)械涉及的行業(yè)領(lǐng)域、節(jié)能技術(shù)涉及的自動(dòng)控制原理卻是多方面的。而且，隨著液壓節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)工程機(jī)械的種類、用途也在不斷發(fā)生變化。要使當(dāng)前教學(xué)滿足實(shí)際需求，教師應(yīng)當(dāng)開發(fā)液壓節(jié)能技術(shù)教學(xué)資源。^[4]比如說，通過網(wǎng)絡(luò)對當(dāng)?shù)貜氖鹿こ虣C(jī)械行業(yè)的企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解其開發(fā)經(jīng)營的應(yīng)用液壓節(jié)能技術(shù)的工程機(jī)械型號、結(jié)構(gòu)、工作原理與控制方式，并搜集國內(nèi)相關(guān)研究成果的資料，并將其編制成視頻，用于輔助教學(xué)，便于學(xué)生了解并學(xué)習(xí)相關(guān)知識。

2.引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法

液壓技術(shù)教學(xué)具有較強(qiáng)的綜合性、實(shí)踐性與技術(shù)性，教師可通過引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，并讓學(xué)生在合作完成項(xiàng)目的過程中深入理解并掌握所學(xué)知識。例如，在實(shí)際教學(xué)中，給學(xué)生布置如下項(xiàng)目“設(shè)計(jì)基于液壓節(jié)能技術(shù)的建筑工程機(jī)械控制系統(tǒng)，闡述設(shè)計(jì)背景、設(shè)計(jì)目的、總體方案，并畫出相關(guān)原理圖。”給學(xué)生預(yù)留充足的時(shí)間，比如說一個(gè)月或兩個(gè)月，讓學(xué)生利用課余時(shí)間以小組為單位合作完成項(xiàng)目。最后，教師在學(xué)期末進(jìn)行項(xiàng)目方案評比，將評比結(jié)果記入學(xué)生平時(shí)成績。

3.應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)

由于教學(xué)條件的限制，進(jìn)入工廠、實(shí)訓(xùn)基地開展液壓節(jié)能技術(shù)理論教學(xué)明顯不會(huì)成為可能。為了讓學(xué)生更加深刻地認(rèn)識到液壓控制系統(tǒng)及相關(guān)工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)、原理，教師可在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)。例如，使用組態(tài)軟件建立工程機(jī)械工作仿真圖，讓學(xué)生對其進(jìn)行觀察，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試結(jié)合所學(xué)知識從中總結(jié)其節(jié)能原理。再如，使用UG建立工程機(jī)械模型圖，利用其中的抓手與分解工具向?qū)W生全方位地展示工程機(jī)械結(jié)構(gòu)。又如，使用Proteus繪制液壓控制系統(tǒng)原理圖，給學(xué)生直觀地展示控制系統(tǒng)各個(gè)元件的連接方式。

結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用液壓節(jié)能技術(shù)的工程機(jī)械目前主要有四種控制方式，呈現(xiàn)出功率節(jié)能化、應(yīng)用成熟化、設(shè)備智能化的發(fā)展趨勢。為了使學(xué)生更加深刻地認(rèn)識到液壓節(jié)能技術(shù)，教師可從實(shí)際入手開發(fā)相關(guān)教學(xué)資源，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，以豐富教學(xué)方式方法，進(jìn)一步推進(jìn)課堂教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)

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