工程机械液压系统节能措施及发展趋势

工程机械液压系统节能措施及发展趋势
闫培可
摘㊀要:目前应用于工程机械的液压系统采用了集自动控制㊁计算机㊁微电子㊁新材料㊁新技术于一体的新型液压传动技术ꎬ使液压系统更方便地实现节能控制ꎮ节能控制技术的应用不仅提高了燃油利用率ꎬ而且提高了整机的整体质量ꎬ如降低使用成本㊁降低劳动强度㊁提高工作效率ꎮ
关键词:工程机械ꎻ液压系统ꎻ节能措施ꎻ发展趋势
一㊁导言
机械液压系统广泛应用于工业领域ꎬ不仅可以有效提高系统的运行效率ꎬ而且随着新技术的更新ꎬ在很大程度上实现了节能环保的效率ꎬ促进了系统的升级换代ꎮ基于此ꎬ在机械液压系统的实际应用中ꎬ必须对其节能性进行有效的分析和控制ꎬ充分发挥系统的优势ꎬ拓宽应用领域ꎬ将信息技术和人工智能技术应用于工业ꎬ为社会的发展提供动力ꎮ文章主要研究机械液压系统的节能和优点ꎮ
二㊁机械液压系统的特征和节能要点分析(一)特征
在实际应用中ꎬ常见的液压系统包括两种类型ꎬ即工程机械液压系统和工业液压系统ꎮ这两种液压系统具有以下特点:首先ꎬ液压元件体积小ꎬ重量要严格有效控制ꎮ因此ꎬ在实际安装过程中对空间的要求并不高ꎬ灵活的布局是关键ꎮ其次ꎬ液压泵一般由柴油机控制ꎬ其振幅较大ꎬ负载变化非常明显ꎮ再次ꎬ液压工作环境普遍较差ꎬ液压过程中产生的油污会对环境造成一定程度的破坏ꎮ虽然液压油箱的容积不大ꎬ但经过多次循环后很难冷却机油ꎮ最后ꎬ液压系统通常设置在室外ꎬ工作环境相对较差ꎮ
(二)机械液压系统节能技术分析
首先是位移控制技术ꎮ从目前液压系统节能调节技术来看ꎬ排量技术是关键ꎮ该技术主要针对驱替集中问题ꎮ它可以通过高压对部分程序的排量进行控制ꎬ使原有的排量可以从两个端口预留出来ꎬ达到节能控制的目的ꎮ有两种流量控制ꎬ正向流量控制和反向流量控制ꎮ其中ꎬ正流量控制主要是调节节流速度ꎬ可以直接控制系统中央设备的径流ꎮ但由于系统中各部件和阀门的结构设置ꎬ流量控制效果也不均衡ꎮ负流量控制可以有效地解决这一问题ꎬ在减少与阀门碰撞对接的情况下ꎬ有序地提高流量的反应速度ꎬ从而达到节能效果ꎮ
其次ꎬ负载敏感控制系统ꎮ控制系统具有泵排量的结构特点ꎬ不仅有效地调节压差模式ꎬ而且在很大程度上解决了压力不平衡的问题ꎮ系统在运行过程中的工作原理一般是:一旦弹簧压力和先导压力不平衡ꎬ变量控制系统中的滑阀可能会发生偏移ꎬ然后泵系统也会发生偏移ꎬ从而起到负向正的作用ꎮ但是ꎬ控制系统也存在一些问题ꎬ如一旦阀门未完全关闭ꎬ泵结构的供油能力就会降低ꎬ当系统对流量没有明确要求时ꎬ系统的负荷就会增加ꎬ各部件的运行效率也会随之降低ꎬ从而影响机械操作的灵活性和协调性ꎬ缩短设备的使用寿命ꎮ
三㊁目前国内工程机械液压系统的节能措施(一)流量控制
在液压系统中ꎬ当主控多路阀处于中间位置时ꎬ油泵的流量输出最小ꎮ只有当工作装置使用流量时ꎬ油泵的输出流量才刚好可以避免流量的浪费ꎮ
(二)油泵功率控制
所谓油泵功率控制ꎬ就是在保证功率满足工况要求的前提下ꎬ利用发动机将功率控制在允许范围内ꎮ有很多方法可以实现这种控制ꎮ油泵控制器的电流大小会影响油泵的输出功率和流量ꎬ其工作内容和工作方式直接决定指令电流的大小ꎮ在指令电流控制ＰＣ电液控制阀的过程中ꎬ通过调节电流可以改变油泵的活塞推力ꎬ从而控制油泵的输出功率和流量需求ꎮ
(三)机电液一体化控制
目前ꎬ工程机械设计开发的重点向节能环保㊁延长使用寿命㊁提高系统自身性能等方向发展ꎬ进一步推动了机械产品的推广ꎬ机电液一体化运行控制技术在工程机械设计行业ꎬ特别是在矿山行业ꎮ如神钢集团股份有限公司的Ｓｋ－６挖掘机ꎬ全过程依靠计算机控制和操作ꎬ自动化程度高ꎮ挖掘机采用全功率控制(ＥＳＳ)系统ꎬ确保全自动智能实现整个作业过程ꎮ除了自动化程度较高外ꎬ该系统的一个主要优点是可以实时监控和操作设备ꎬ并根据运行要求和环境变化自动调整油泵的流量ꎬ不仅可以保证低能耗㊁效率高㊁性能好ꎬ同时也保证了发动机的输出功率ꎮ
(四)称重传感器控制
重合传感器技术不受负载压力和油泵流量变化的影响ꎬ可以根据需要手动设定所需值ꎮ负载传感器控制的液压技术系统可分为定量泵系统和变量泵系统ꎮ作为负载传感器的压力补偿阀位置较多ꎬ压力补偿阀的分配位置也不同ꎮ压力补偿阀设置在油泵和操作阀之间ꎮ油泵利用压力补偿阀的压差ꎬ根据需要输出所需流量ꎬ既保证了流量损失的降低ꎬ又达到了节能的目的ꎮ它最大的优点是不受负载大小的影响ꎬ可以实现多方面的负载操作ꎮ必须保证总流量的总供给处于饱和状态ꎬ因为在总流量不饱和的情况下ꎬ不能同时进行多机构组合运行ꎬ因此应优先考虑低负荷运行ꎬ不能保证高负荷和低负荷同时运行ꎮ
四㊁结语
工程机械的节能不仅限于降低油耗指标ꎬ而且是反映整机运行性能㊁可靠性和使用寿命的综合指标ꎮ如果油泵的功率与发动机功率合理匹配ꎬ功率实时控制将使主机降低功率和油耗ꎬ减少液压系统的流量和压力损失ꎬ延长发动机和液压元件的使用寿命ꎬ提高整机的可靠性ꎮ微电子技术和计算机控制技术的应用ꎬ不仅可以降低功率ꎬ而且可以降低驾驶员的劳动强度和熟悉其操作的要求ꎬ大大提高了操作效率和安全性ꎮ采用ＣＡＮ总线控制技术ꎬ可以减少元器件的连接器数量ꎬ节省安装空间ꎬ使用维护方便ꎬ故障率低ꎮ
为了提高工程机械的性能ꎬ首先要采用节能技术ꎮ随着科学技术的不断发展ꎬ新的节能技术和措施将不断出现和完善ꎮ
参考文献:
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作者简介:
闫培可ꎬ男ꎬ山东省济宁市ꎬ研究方向:机械工程ꎮ
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