摘要：液压系统作为一种能量转换和控制方式，具有功率密度大、调节范围广、控制性好等优点，但也存在着能量损耗的问题。在提倡节能环保的今天，如何采取有效措施提高液压系统的能源利用率，减少能量损耗是十分重要而现实的问题。
关键词：工程机械；液压节能技术
前言
目前的工程机械摒弃了过去单一的作业模式，不论是在数量还是种类上均有明显提高，但其能耗大、对环境造成污染等问题也随之暴露出来。为了有效保护环境，合理利用资源，对工程机械采取节能减排措施是不二途径。工程机械液压节能技术的发展是节能减排的重要途径。
1工程机械液压系统节能技术
1.1变量泵控制节能技术
当工程机械施工空间受限时，可采用调节变量泵的排量、控制压力感应、调节发动机功率等方法减少能源消耗。利用变量泵进行液压节能优点较多，如操作方便、时效性强、节能效率高等，因此在工程机械中应用较为广泛。变量泵主要三种类型，分别为排量控制、LS负载敏感控制以及LUDV控制。
（1）排量控制
排量控制是通过直接改变变量泵排量的方式，使控制压力达到所需要的排量值，排量控制主要包括负流量控制和正流量控制两种方式。第一，负流量控制。负流量控制系统最初应用在挖掘机上，该系统可消除开中心六通多路阀工作时产生的旁路节流损失。相对于传统的恒功率变量控制来说，负流量控制克服了泵总在最大流量、最大功率、最大压力下工作的极端状态，取得了十分明显的节能效果。负流量系统的主控制阀的中位流量输出端口是输入信号采集点，这是系统中的旁通回路，当主控制阀动作引起节流口流量增加时，节流口前的压力升高，活塞将阀芯推至左侧，系统工作口更换为右端，这就使得泵出口的部分油液通过阀右端工作位进入变量活塞右腔内，活塞被动向左侧移动，泵的输出量将少。反之，若节流口流量压力降低时，泵的排量会增大。节流口压力信号位于主阀旁出口，因此只有当主控制阀动作时，泵的流量才会改变。第二，正流量控制系统。正流量控制系统是以负流量控制技术为基础发展起来的一项节能技术，该技术特点是操作手柄的先导压力能对转向阀和泵的排量进行调节和控制，该技术应用的典型代表是德国的RexrothA8V系列主泵及M8开中心系列主阀所组成的系统。正流量控制调节泵的压力信号自先导阀发出，而泵与主控制阀的动作具有高度一致性，这就决定了正流量控制敏感性要优于负流量控制。另一方面，负流量控制系统中，节流口压力信号压力值为5～6MPa，此压力只用于产生负流量控制信号；而正流量系统中没有此装置，它的回油压力仅为背压（一般为0.5MPa左右），因此正流量控制比负流量控制节能。
（2）LS 负荷敏感控制
LS负荷敏感控制可以把输出压力、流量以及负载的需求调节为一致的，以达到提高液压系统工作效率的目的。但是该LS负荷敏感控制方式存在缺点，当液压阀的开口过大时，或者是供油量没有到达系统要求时，会严重影响负荷元件的运动速度，从而打破液压系统的稳定，所以当工程机械的液压系统的流量很大时不能应用LS负荷敏感控制方式进行液压节能。
（3）LUDV控制
LUDV系统可以弥补LS负荷敏感控制存在的不足，该系统是单泵单回路系统，区别于其他的负载传感系统，LUDV系统是在节流阀的后面设置了压力补偿阀。负载压力信号决定了该系统中梭阀的极限压力。所以LUDV系统在负载变化不大的机械中应用较多，如小型装载机和小型挖掘机。
1.2混合动力节能技术
液压挖掘机动力系统工作效率较低，系统与负载的匹配度较差，存在燃油消耗高、排放差的问题。为解决这些问题，国外各工程机械生产商提出了利用混合动力液压挖掘机。油电混合是借助蓄电池、超级电容等储能元件，在小负载工况下由柴油机驱动发电机向储能元件蓄能，在大负载工况下再将储存的能量释放出来驱动电机，作为辅助动力与柴油机一起满足峰值负载功率的要求，或者用电机直接驱动液压系统，实现柴油机输出功率和扭矩的均衡控制。典型代表如：小松HB205－1混合动力液压挖掘机，显著降低油耗及二氧化碳排放；卡特彼勒 336E型混合动力挖掘机，油耗比标准机型降低了达 25%，噪声也降低到 65.2dB；6120BH型混合动力挖掘机使用了液压－电气再生和独特的能量存储系统，降低大约25%燃油消耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆油电混合可使内燃机工作点始终位于经济工作区，且可利用电机控制技术，对每一个液压缸都采用闭式传动控制，从而取消了多路阀控制，消除了阀内节流损失，同时可以对回转动能、工作装置重力势能等进行回收。但其具有能量转换环节多、损失较大、系统复杂、技术要求高、制造成本大等缺点，从而制约了混合动力技术在工程机械上的广泛应用。
1.3电液比例阀控制节能技术
在工程机械液压系统中应用电液比例阀可以简化液压信号的传递管道，从而应用电信号传递液压数据，缩短响应时间，更有利于工程机械的操作。目前计算机技术有了很大进步，可以将计算机与液压系统相结合，实现电液控制智能化，应用计算机技术可以实时监控液压油压和柴油机转速等参数，通过具体数据对工程机械进行相应的动力调整，保证液压系统时刻工作在高效、节能的状态，避免能量浪费。所以，应用计算机技术，发展电液比例控制智能化是未来主要发展趋势。
1.4多路阀组合节能技术
多路阀作为工程机械液压系统的核心控制元件，其改进和研究工作一直备受关注。国内外众多学者在现有结构和技术上对其进行不断的改进，取得了较为理想的成果。
（1）国外研究进展
德国Linde公司对阀体流道的制作工艺进行了新的尝试，先利用激光对数片金属薄板进行切割，然后将切割好的薄板进行组合组合形成流道，该制作方式不同于传统的铸造工艺，极大的降低了流体阻力；韩国斗山重工开发了一套阀口面积计算软件，软件能通过一系列参数对挖掘机多路阀的主阀阀门面积进行自动化调节控制，有效减小了压降和流量损失，使能量利用率提高了16%；整体式多路阀的内部流道结构复杂，铸造难度大、产品成功率低且流阻大，在未来的发展中多路阀可能会向分片式结构回归，即将各换向阀片分开，直接安装在各自执行元件上，将管路引至各阀。这样可以降低阀体铸造难度、减小流阻损失，达到更加可靠、节能、高效的目的。
（2）国内研究进展
近年来，兰州理工大学针对工程机械液压系统减振和主控制阀开展了连续的研究工作。研发人员提出新的滑阀节流槽阀口面积计算方法，阀口流量系数随阀口形状、阀口开度、流动方向不同存在明显地规律性变化，在主控制阀上采用了非对称的进出阀口面积曲线、阀口异步关闭、多级加（减）速、变面积梯度、导阀正开口、背压制动等方法有效解决了转向系统的振动问题。
2工程机械液压系统节能的发展趋势
2.1自动化、机电一体化提高
未来，科技的进步与发展必然会促进工程机械技术的提高，同时，其也将液压节能技术朝着智能化方向发展。工程机械液压技能技术在今后会与计算机技术相互配合，使自身的制动检测功能得到提高，进而在检测上更具有准确性、可靠性和系统性，对各项参数进行控制，使发动机始终保持在一个高效节能的工作状态，这不但有助于液压挖掘机面对不同的工作环境进行制动控制，同时也促使工作效率的提高。这就需要设计工作人员在设计上投入更多的精力，增加其严密性与安全性，进而将工程机械节能技术更加智能化。
2.2依据功率匹配实现液压节能
就工程机械而言，系统的功率匹配问题是对液压节能技术影响最大的因素。在调节过程中，如果要合理匹配发动机与泵，就要合理调节泵的排量，同时泵排量的调节也需要系统负载与泵相互配合，因而这也就为调节两者带来了新的困难。现阶段，变量泵与负载敏感系统普遍运用于大多数挖掘机中的。负载敏感系统在对泵的要求上更为严格，要求其能很好地适应系统流量与来自负载的压力，进而让泵和负载相互匹配，并根据匹配的功率对发动机的工作点进行确定，达到对工程机械中发动机油门大小自动调节的目的，使系统全局功率高度匹配。
3结语
在未来，机械工程需要做到节能、高效、重环保,这也是目前,机械工程想要实现进一步发展的目标所在。具体来说，在设计活动的中，当机械需要进行设计的时候，工作人员需要根据其对环境所造成的影响进行分析探讨，进而实现对生产技术的改进。依据现代的科技作为支撑，促使液压系统能够在计算机技术、微电子以及新材料技术等多样化的技术支持下，实现节能高效与工作效率的共同发展。
参考文献：
[1]王有儒．工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J]．科技向导，2013（24）
[2]安阳，叶兵．探究工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J]．电子世界，2014（04）
[3]汪世益，方勇，满忠伟．工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J]．工程机械，2010（09）
论文作者:朱建国
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2016年2月第4期
论文发表时间:2016/11/18
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