工程机械液压系统节能技术发展策略

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摘要：随着现代化、信息化、科技化水平不断提高，我国重视现代工业化机械技术的研究，对应的技术水平也有了很大提高，但是其内部仍然存在一些缺陷，比如噪音污染严重、资源损耗过度等等，这些问题都限制了工程机械整体的长远发展。为响应国家号召，许多工程企业以生态文明建设为核心，实施了多角度的节能技术设计，落实开发了节能环保型产品，使得液压系统的节能效益成为现实。液压系统节能技术的开发研究设计过程颇为复杂，要理论与实际结合，整体与部分统一观察，全面分析，注重细节，满足实际应用需求。

关键词：液压系统节能技术；现代工程机械；未来发展前景趋向

现代工程机械中使用的液压系统采用了一种全新的液压传动技术，这种技术融入了计算机、自动控制、微电子、新材料和新工艺等等，这使得液压系统应用起来更灵活、更方便、更节能[1]。节能控制技术的应用优势体现在诸多方面：首先是燃油的利用率得到了有效的提高，但更重要的是这一技术通过降低劳动强度、减少使用成本以及提升工作效率等方式全面提高了整个机械的质量。

1节能设计在工程机械中的价值

1.1确保了机械液压系统的稳定

机械液压系统的核心是辅助系统和传动系统，其稳定性直接决定着机械制造水平，需要格外的重视，鉴于此，当前的首要任务是强化机械液压系统的稳定，促进机械行业的发展[2]。工程机械实施过程表现出了时间长、强度大的特点，如果液压系统长时间处于负荷状态，就会形成不必要的摩擦，引发一系列的噪音，此时，机械液压系统的运行效率将会在短时间内迅速下降，造成高能耗问题。为了有效缓解以上问题的发生，机械液压系统设计需要充分考虑节能因素，其目的是减少液压系统的负荷时间，避免不必要的机械摩擦，改善机械运行效率。

1.2实现了机械产业的发展

要想促使装备产业的发展，就必须考虑节能技术，并借助多个手段实现节能技术与制造业技术的结合，改善机械运行效率。当前来说，节能技术已经在机械产业中广泛使用，实现了机械产业的长远发展，符合我国的绿色环保发展理念[3]。初步研究发现，随着节能技术的应用，机械的液压系统的能耗显著下降，对应污染物的排放量不断降低，与生态环境保护理念相一致，在一定程度上实现了绿色经济建筑，推动了机械产业的发展。

2工程机械液压系统节能技术分析

国内外工程机械液压系统的工作环境存在较多的问题，研究发现，其总体来看呈现恶劣的态势，载荷变化较大，在很多时候形成了不必要的经济损失，如：发动机的功率与油泵的功率不匹配、不契合引起的能量损失[4-7]。为了更好地减少工程机械液压系统面临的困境，改善其应用环节造成的能量损失，实现智能化系统控制，更好地发挥节能效果，我们应该重视发动机与油泵的匹配，从而有效利用发动机无负荷起动措施等相关改善措施，实现智能化控制，最终达到其能够在任何工作状态下功率利用率都能达到最佳的目标。

2.1流量控制措施

在液压系统中，可以对流量大小进行控制以达到节能的效果。如果工作装置需要流量，就可以通过调节主控路阀来匹配油泵输出的流量，当主控多个路阀置于中心位置是，油泵的输出流量最小。

2.2负荷传感控制措施

相较于其他控制措施而言，负荷传感控制技术有其独特的优势，可以按照人为设定的特点自行适应。一般情况下，可以在油泵和操纵阀之间、操纵阀和执行器之间、执行器和回油路之间设置安装有负荷传感作用的压力补偿阀，但是需要注意的是，将压力补偿阀布置在不同的位置，它的控制性能和精度会有所不同，但无论如何都可以实现流量按需提供，起到节能的效果。将压力补偿阀安装在油泵与操纵阀之间，利用其压差实现流量按需输出，最大的优势就是不会受到负荷大小的影响实现多机构复合动作[8]。但是如果存特殊的情况，那么高负荷和低负荷的机构不能，如果还要进行多机构复合动作，那么就应该优先满足低负荷的动作。

2.3油泵功率控制措施

从定义上看，油泵功率控制包含复杂的内容，其在动力满足工况的前提下，可以通过恒功率控制、工况功率控制或者功率分级控制等方法对其进行控制，使发动机尽可能的在功率允许的范围内运作。

2.4发动机无负荷起动措施

发动机等元件组成了发动机无负荷起动装置。在设置安装起动装置的过程中，一般会将电动马达和延时开关并联于起动开关处，三者形成一个连动系统，也就是说，当起动开关运作时，不需要再对起动马达的动力进行加强，起动马达、电动卸荷阀以及延时开关就会工作。发动机无负荷起动装置优势明显：既能够减轻发动机的启动负荷使其无论在何种气候条件下都能顺利启动，也能够大大降低起动故障率。

2.5混合动力节能技术

初步研究发现，传统的液压动力系统存在的多个层面的问题，其中最主要的是工作效率低，尤其是无法实现匹配负载，该类问题无法解决，将导致耗油水平的增加。鉴于此，当前需要研究的是混合动力节能技术，确保电池和柴油机在同一时间内进行工作，最大程度上降低负载问题。值得注意的是，如果负载比较小，柴油机就需要担负起发电的任务，将多余的电能储存起来，如果负载压力大，就会将储存的电能释放，为电机的工作提供电力。随着时代的发展，混合动力节能技术逐渐成熟，成为了最核心的电机驱动液压系统，表现出了极强是输出功率和扭矩[9]。从宏观角度来看，小松HB205-1和卡特彼勒336E型搭配了混合动力节能技术，其动力系统较传统的设备有着显著的优势，即耗能的降低和噪音的减少。混合动力节能技术的出现促进了机械行业的发展，尤其是实现了能源转换效率的提高，在一定程度上减少了成本，与时代的发展趋势一致。

3工程机械液压系统的节能发展前景或趋势

我国重视信息化技术的研究，现代工业化机械技术的研究，对应的技术水平也有了很大提高。在未来的时间里，工程机械液压系统还将继续完善，并向着智能化、一体化趋势发展，这就需要设计人员的共同努力，实施了多角度的节能技术设计，落实开发了节能环保型产品，使得液压系统的节能效益成为现实。

3.1机电液一体化控制

二十世纪八十年代初，电液比例控制初步使用，九十年代，为了强化工程技术的发展，设计出了机电液一体化控制模式，使得电液比例控制技术更加智能化，电液比例控制技术的出现使得机电液一体化控制过程更加便捷，代表着产品性能的改进。运用计算机对其进行控制不仅可以自动监测液压系统等运动参数，而且能够自动控制发动机和液压系统有效实现高效节能的效果，比如液压挖掘机，将半自动操纵应用于平地、斜坡修整工作中，司机不需要再对所有步骤程序样样精通样样熟练就可以高效的完成作业。

3.2柴油机电喷控制

当代汽车行业已逐步采用电喷柴油机，工程机械行业对该项技术应用已拉开序幕，大面积推广将指日可待。柴油机电控喷射系统采用管控喷油时长的方式调整相应负荷量。柴油机的电控喷射体系包含传感器、控制器（ECU）以及执行组件等三个方面，主要功能是用电子控制喷油系统，进而及时操控喷油量和相应的运转情况。通过控制温度、旋转速度、压力等相应的传感器，实时检测数据同步反映到计算机系统，比对控制系统中对应的运行参数，继而通过数据运算，采取最佳值控制实施操作，运行喷油体系，确保柴油机处于良好状况。

3.3油泵多功能组合控制

为不断满足工况以及节能需求，油泵的各个节能举措及其综合操控将越来越被普及应用。之前的液压系统里，油泵的控制功效主要包括切断压力等。伴随着各项技术的快速发展，油泵的控制功能出现了越来越多的组合。控制方式方面，包含了微电子技术、计算机控制技术以及BP神经网络控制技术等[10]。BP神经网络控制方法有极大优势，它能有效应对复杂非线性以及不确定系统性控制。该方法通过模拟人类的一些特征，因此具备一定的学习功能和适应能力，这种控制方法已作为只能控制的一个全新分支，将逐步被用于液压系统的节能控制功能方面。

3.4智能化控制和匹配油泵与发动机功率

采取计算机控制技术发展升级操作手段，借助多个技术促进油泵功率，其目的是改善发动机输出功率，带动实现全面智慧化目标。当前，小松挖掘机的液压系统实施了全面的强化，尤其是发动机控制是通过2个微小处理器来完成，从而达到了操作作业的精准控制需求，实现了减少能量损失、提高工作效率的目的。3.5CAN总线控制CAN（ControllerAreaNetwork）总线控制技术是从20世纪80年代初开始，德国的Bosch公司基于现代汽车冗杂的控制和测试仪数据交换问题，采取CAN技术，能将发动机、液压、电子以及操纵组合等多个控制系统的控制器优化组合，占据空间小，布线相对简易，方便维修，能系统提升整机性能。通过利用该技术，机械装备的可靠性、智慧化、扩容性、适应性获得了极大提升。CAN总线控制技术迅速发展的同时，将被大规模应用到工程机械中。

4结语

工程机械的能源节约不止停留在减少燃油消耗指数上，更为重要的是机器整体作业功能、可靠度、使用年限等多个方面叠加的综合评价。譬如，发动机跟油泵的功率匹配程度高，就会有效减少主机运转的耗油量，缩减驾驶员的劳动强度、降低其操控熟练水平的硬性规定，从而有效提升作业效率及安全性能。通过CAN总线控制技术则能缩减接插件的数量，提高空间利用率，便于保养维修，降低事故率。积极利用节能技术是提高机械效能的首要手段。为响应国家号召，许多工程企业以生态文明建设为核心，实施了多角度的节能技术设计，使得液压系统的节能效益成为现实。液压系统节能技术的开发研究设计过程颇为复杂，需要进行全面分析，尤其是注重细节设计，最大化满足实际应用需求。伴随着科学技术的发展进步，节能新技术及新措施将不断出现并更新。在未来的时间里，机械液压系统节能技术还将继续完善，尤其是做到能耗的降低，符合我国国情。

参考文献：

[1]梁天宇.工程机械液压节能技术的现状与发展趋势研究[J].农家参谋，2017（18）：205.

[2]周文武.浅谈机械液压系统的节能特性及优势[J].内燃机与配件，2020（05）：70-71.

[3]李宝琛.关于机械液压系统节能设计的研究[J].大众标准化，2019（18）：19-20.

[4]王保刚.工程机械液压系统节能技术综述与发展[J].南方农机，2018，49（18）：64.

[5]何志勇.工程机械液压系统节能技术综述与发展[J].内燃机与配件，2018（06）：221-222.

[6]周泽德.探讨矿产工程机械液压节能技术的现状和发展[J].世界有色金属，2017（22）：46-47.

[7]王庆祝，顾程鹏.工程机械电子节能控制技术研究[J].工程机械与维修，2017（11）：49-51.

[8]史继江.机械液压节能技术的现状与发展研究[J].中国设备工程，2017（20）：150-151.

[9]张建新.工程机械液压节能技术的发展研究[J].现代制造技术与装备，2017（10）：64-65.

[10]刘毅.论工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J].南方农机，2017，48（02）：75.

作者：张斌 单位：临朐县工业和信息化局