刁玉峰 杜俊 楊德軍

摘 要：作為一種能量轉(zhuǎn)化以及控制方式，液壓系統(tǒng)有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：第一是功率密度較大，第二是調(diào)節(jié)范圍較廣，第三是控制性較好；然而也存在著一些不足，例如能量損耗較為嚴(yán)重。隨著時(shí)代的變化與發(fā)展，環(huán)保節(jié)能受到重視，本文主要圍繞工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)，就其發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與研究。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；液壓；節(jié)能技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

0 前言

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，所以在以下幾個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用：一是冶金機(jī)械領(lǐng)域，再是工程機(jī)械領(lǐng)域，還有一個(gè)是軍事工業(yè)領(lǐng)域。在具有許多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，該系統(tǒng)也存在著許多不足，例如工作效率較低造成了能源被浪費(fèi)，故此該系統(tǒng)的節(jié)能問題也日益被重視。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 變量泵控制節(jié)能技術(shù)

當(dāng)工程機(jī)械的施工空間受到一定限制時(shí)，可采取以下幾種方法來達(dá)到減少能源消耗的目的：第一種是調(diào)節(jié)變量泵的排量，第二種是控制壓力感應(yīng)，第三種是調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。采取這些節(jié)能方式的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：一是操作較為方便，二是時(shí)效性較強(qiáng)，三是節(jié)能效率較高。所以，這些方法在工程機(jī)械中得到非常廣泛的應(yīng)用。變量泵主要分為以下幾種類型：第一種是排量控制，第二種是LS負(fù)載敏感控制，第三種是LUDV控制。

1.1.1 排量控制

排量控制主要對(duì)變量泵的排量進(jìn)行直接改變，使控制壓力能夠達(dá)到理想的排量值，排量控制主要包括以下兩種[1]：負(fù)流量控制和正流量控制。

負(fù)流量控制系統(tǒng)最初被用在挖掘機(jī)上，該系統(tǒng)能夠消除旁路節(jié)流損失，與傳統(tǒng)的恒功率變量控制相比有較大的改變。它克服了泵在工作時(shí)的幾種極端狀態(tài)，第一種是最大流量的極端狀態(tài)，第二種是最大功率的極端狀態(tài)，第三種是最大壓力的極端狀態(tài)，取得了較好的節(jié)能效果。該系統(tǒng)的主控制閥的中位流量輸出端口為輸入信號(hào)采集點(diǎn)，這是負(fù)流量控制系統(tǒng)中的旁通回路，當(dāng)主控制閥有所動(dòng)作時(shí)，就會(huì)使節(jié)流口流量逐漸增加，此時(shí)節(jié)流口前的壓力有所上升，活塞將閥芯推到左邊，系統(tǒng)工作口改變成右端，這就使得活塞向左側(cè)移動(dòng)，泵的輸出量就會(huì)變少。與之相反，如果節(jié)流口的流量壓力逐漸減小時(shí)，泵的排量就會(huì)逐漸增加。

正流量控制系統(tǒng)是以負(fù)流量控制技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展的。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是對(duì)手柄進(jìn)行操作，對(duì)轉(zhuǎn)向閥以及泵的排量進(jìn)行相應(yīng)的控制，這種技術(shù)的應(yīng)用代表有以下兩種：一種是RexrothA8V系列主泵，另一種是M8開中心系列主閥。該系統(tǒng)在調(diào)節(jié)泵的壓力信號(hào)時(shí)由先導(dǎo)閥發(fā)出，但是泵和主控閥的動(dòng)作保持高度一致，這就決定了與負(fù)流量控制相比該控制系統(tǒng)更為優(yōu)越。此外，在負(fù)流量系統(tǒng)中，節(jié)流口信號(hào)壓力值有一定的范圍，通常為5～6MPa，這種壓力僅用在產(chǎn)生負(fù)流量控制信號(hào)上，但正流量控制系統(tǒng)沒有這個(gè)裝置，其回油壓力僅為背壓。因此，與負(fù)流量控制相比正流量控制要更為節(jié)能。

1.1.2 LS負(fù)荷敏感控制

該控制能夠?qū)⒁韵聨追N需求調(diào)節(jié)為一致：第一種是輸出壓力，第二種是流量需求，第三種是負(fù)載需求，使得液壓系統(tǒng)的工作效率有所提升。然而這種控制方式也有不足之處：當(dāng)液壓閥的開口處于較大情況時(shí)或供油量未能達(dá)到理想要求時(shí)，就會(huì)使元件的運(yùn)動(dòng)速度受到重大影響，進(jìn)而影響到液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，當(dāng)液壓系統(tǒng)的流量較大時(shí)，不能采取這種控制方式來進(jìn)行液壓節(jié)能。

1.1.3 LUDV控制

該系統(tǒng)能夠在一定程度上對(duì)LS負(fù)荷敏感控制中的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。LUDV控制是單泵單回路系統(tǒng)，該系統(tǒng)在節(jié)流閥后面相應(yīng)設(shè)置了壓力補(bǔ)償閥。在LUDV控制系統(tǒng)中，其梭閥的極限壓力主要由負(fù)載壓力的信號(hào)決定。因此，該系統(tǒng)一般用于負(fù)載變化不大的機(jī)械中，例如小型挖掘機(jī)。

1.2 電液比例閥控制節(jié)能技術(shù)

運(yùn)用該技術(shù)能夠在一定程度上簡(jiǎn)化液壓信號(hào)的傳遞管道，進(jìn)而使得傳遞液壓數(shù)據(jù)能夠應(yīng)用電信號(hào)，極大地縮短了響應(yīng)時(shí)間，使工程機(jī)械更利于操作[2]。我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，如果能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)與液壓系統(tǒng)緊密結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)電液控制智能化，能夠完成對(duì)以下幾方面參數(shù)的監(jiān)控：第一是液壓油壓的監(jiān)控，第二是柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，通過具體的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的相應(yīng)調(diào)整，使液壓系統(tǒng)處于節(jié)能狀態(tài)，防止出現(xiàn)能量浪費(fèi)的現(xiàn)象。

1.3 多路閥組合節(jié)能技術(shù)

在工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中，多路閥是其中的核心控制元件，它的研究一直廣受重視。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了不斷的分析與研究，取得了較大的成績(jī)。

1.3.1 國(guó)外研究進(jìn)展

在閥體流道的制作工藝上，德國(guó)linde公司對(duì)其進(jìn)行了研究，先對(duì)金屬薄板進(jìn)行切割，這個(gè)過程中采用激光進(jìn)行切割，接下來將切割好的薄板組合成流道，與傳統(tǒng)鑄造工藝相比，這種制作工藝的優(yōu)點(diǎn)在于使流體的阻力有了較大程度的降低。韓國(guó)研究出了一種專門針對(duì)閥口面積的計(jì)算的軟件，它可以實(shí)現(xiàn)主閥閥門面積的自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制，在一定程度上降低了流量的損失，使得能量的利用率有了一定程度的提升，大概提升16%。

1.3.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

蘭州理工大學(xué)針對(duì)以下兩方面進(jìn)行了相應(yīng)研究：一個(gè)是機(jī)械液壓減振的研究，另一個(gè)是主控制閥的研究。在新的滑閥節(jié)流槽閥口面積的計(jì)算上，研究人員提出了新的面積計(jì)算方法。閥口流量系數(shù)隨著以下幾方面的不同而存在一種規(guī)律性的變化[3]：第一是閥口形狀、第二是閥口開度，第三是流動(dòng)方向。在主控制閥上采取了以下幾種方法，使得系統(tǒng)的振動(dòng)問題得到了有效的解決：第一是閥口異步關(guān)閉，第二是多級(jí)加速，第三是導(dǎo)閥正開口，第四是背壓制動(dòng)等。

2 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著工程機(jī)械技術(shù)取得較大發(fā)展，液壓技術(shù)也取得了相應(yīng)的發(fā)展。從當(dāng)前的趨勢(shì)來看，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)化已經(jīng)成為發(fā)展的主要方向，并且逐漸向超智能化方向發(fā)展。充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將其應(yīng)用到自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，使得自動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)能狀態(tài)下工作。對(duì)于液壓挖掘機(jī)，要對(duì)其工作環(huán)境及效率進(jìn)行控制，同時(shí)在以下幾方面要進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，第一是自動(dòng)控制方面，第二是自動(dòng)障礙分析方面，為適應(yīng)時(shí)代的變化與發(fā)展而進(jìn)行不斷的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪世益，方勇，滿忠偉.工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].工程機(jī)械，2010，09：51-57+9.

[2] 王有儒.工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技致富向?qū)В?013，24：327.

[3] 姜曉峰.解析工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，01：111-112.