液压机械节能控制技术研究分析

液压机械节能控制技术研究分析

于良振

上海楷液流体技术有限公司 上海 201209

  摘要：在当前我国工业领域发展过程中，液压机械节能控制是一项较为常见的控制技术，大幅提高了液压机械设备的运行效率与生产质量，并推动了机械控制领域的智能化与节能化发展进程，其重要性不言而喻。而为进一步挖掘和提升液压机械节能控制技术的应用价值，本文则对液压机械节能控制技术的发展现状及未来发展趋势开展以下探索。

        关键词：液压机械；节能控制技术；发展探索

 1 概述

        1.1 发展历程

        在18世纪末期，基于水液的压力驱动机便应用于工业生产，这是第一次将流体动力应用于工业的成功实例，主要包括单向阀、手摇泵和截止阀等组件。此后的几十年里，液压控制技术又由英国逐步推广到了全世界。到了19世纪，已经出现了多种水压传动控制回路等结构，同时应用于更加广泛的领域，包括机械加工、材料加工、炼油等方面。到了20世纪中后期，液压控制元件也逐步向集成化、小型化、标准化和国际化方向发展。并顺应节能减排要求，相继出现了诸如二通插装阀等组件，而对于液压控制技术的研发也更加深入。同时基于液压控制理论的产品也不断的问世，在机械领域的应用呈现了更加多样化和扩大化的趋势。

        1.2 发展趋势

        对于未来液压控制技术在机械领域的应用过程中，其发展趋势主要在节能环保、电子控制自动化及智能化等方面进行。节能环保方面，首先在于液压系统的整体节能措施，其次进行闭中心负载适应系统的研发与应用。而在发动机和液压系统的功率配置方面，将按照多种模式进行；同时工作介质用油能够进行生物降解，对于环境的破坏降到最低甚至为零，而对噪音的控制也会更加深入，振动噪音大大降低。在机械设备应用过程中，对于液压控制系统方面，将逐步采用电子控制和自动化，这将大大降低工作负担和工作强度。而且在作业工况转换模式方面，可靠性大大加强。在其他组件方面诸如多路阀电液比例先导控制和电子泵技术等都将得到应用。随着工程机械的大型化趋势，液压控制系统的电子化趋势将得到不断的发展。在现阶段，工程机械中液压控制系统中的智能化控制还处于初级研发和探索阶段，然而在未来的发展过程中，为了提高生产效率、降低生产强度，其智能化控制将得到不断的发展，同时也具有更高的稳定性和可靠性。

        2 现代工程机械液压控制技术的应用 

        2.1 定量泵设计

        在过去的工程机械系统构建的过程中，或是对小型工程机械进行构建的时候，通常选择定量泵进行构建。这种构建方式的基本准则如下：系统最大工作流量和最小工作压力之间的乘积转化成为系统的最大输出功率，但是不能超过发动机净功率。但是这种设计模式在一般情况下的功率使用效果不太明显，并且不能对其进行有效的把控，所以性能比较差，只是在小型汽车起重机、随车起重运输测等设备中大量使用。 

        2.2 单泵恒功率控制

        单泵控制技术是利用变量控制体系来对变量泵的排放量进行合理的调控，其中较早的恒功率控制是根据对变量体系中两根弹簧弹力来划分变量泵的实际输出流量，并对其进行合理的把控，其运作曲线是呈折线型。如果系统压力增加到第一根弹簧的预设压力时，变量泵的排量就开始下降，如果压力达到第二根弹簧的预设压力之后，变量泵变量曲线的斜度就会发生变化。根据上面的分析，如果把变量曲线上P和Q之积的离散值无限接近常数C。并对其进行调控，就能有效地加强发动机的功率使用系数，而且还可以减少因为超载而造成发动机熄火的情况。 

        2.3 双泵恒功率控制

        双泵恒功率控制通常有两种融合模式。一种是分功率控制技术，也就是根据各泵所控制执行结构的实际功率需要，把机器的相关功率合理地分配给各泵。使用分功率控制技术，各泵都有单独进行变量的调控机构，使得实行机构的运作能够保持在工作曲线中。分功率控制技术的不足就是不能有效地体现发动机的功率性，其中的一泵出现问题而不能进行工作时，其中的功率不能由另一个泵的来替代，从而使得发动机处于疲惫状态，所以不适合运用到大型机械中。另一种是总功率控制技术，也就是使用同一变量结构，各泵的等流量都相同，其弹簧中的载荷是各泵工作载荷的融合。如果整体载荷的一般值符合弹簧预设值，主泵就会产生变化，其中的变化状况和单泵恒功率控制基本吻合。 

        过去的恒功率控制技术不能有效地保证控制体系和柴油机之间的良好融合，油泵输出扭矩和最大的输出扭矩存在差距。并且，如果柴油机的效用不明显，就会因为柴油机运转速度较低而产生熄火的问题。计算机功率化控制技术就是把较为优质的计算机技术使用到液压控制体系中，利用系统对其中的资料进行及时的收集，并且进行科学的演算、研究，对柴油机转速、油门开度、液压泵排量等因素进行合理的调控，从而保证控制体系和柴油机之间达到完美的结合，并且使得系统操作更加便捷。 

        3 工程机械液压控制技术的未来发展趋势 

        3.1 智能化

        从整体发展状况来看，液压控制技术在智能化方向的发展水平还处在初级阶段，但当前液压控制技术在工程机械行业中的应用却取得了明显的成果，通过对智能化液压控制技术的有效应用，不仅可以提升工程机械的整体工作质量和效率，同时还可以促进工程机械行业的健康可持续发展。例如，在建筑工程的发展过程中，应用挖掘机设备时，技术人员可以通过高级控制手段来提升建筑工程的施工效率。这样不仅可以有效避免和解决挖掘机在实际工作中遇到的困难，使挖掘机保持稳定的工作状态，同时，还可以防止挖掘机设备在启动时因为振动而发生损坏的情况，保证工程的顺利有效进行。 

        3.2 自动控制化

        自动化和电子控制一直是我国工程机械液压控制技术的发展目标。实现起重机、挖掘机的自动化电子控制不仅可以降低施工人员的工作压力和负担，同时还能够提升施工的安全性和可靠性。在较为恶劣的施工环境下，存在着很大的安全风险，这对施工人员来说不仅是非常危险的，而且还在很大程度上增加了施工作业的难度，降低了整体的施工质量。假如可以实现自动化和电子控制，可以在一定程度上改善施工条件，让施工人员可以进行安全的施工作业，并且还有利于提升施工的整体质量和效率，确保工程施工正常顺利完成。 

        3.3 节能和环保

        随着社会问题不断突出和加剧，节能已经成为了社会生产中普遍关注和重视的热点话题，尤其是在工程机械行业发展中，受到了高度重视，并且将其作为核心的研究内容。其中，工程机械中的节能主要分为两个部分，一是液压系统节能；二是从发动机到液压系统整体功率适应。此外，环保也是工程机械液压技术发展中较为关注的一个话题，其主要包括机械设备使用可分解的液压油和纯净水，从而减少对自然环境的污染。尽量减少液压系统和元件由于大流量和高压产生的噪声和强烈震动，不断提升系统和元件的运行效率，从而达到节能的效果。当前，在工程机械行业领域发展中，已经开始略有涉及，并且取得了初步成效。 

  结语：为了促进我国工业领域健康发展，必须提高液压机械节能控制技术的研发与应用力度，重点推动技术的智能化发展进程，深入分析液压机械节能控制技术各类控制方式的应用价值及控制要点，明确液压机械节能控制技术的未来发展趋势，才能为工业领域持续注入全新的发展活力。

        参考文献：

        [1]周玉亮.液压机械节能控制技术发展探讨[J].内燃机与配件,2018(05).

        [2]李宏伟.液压机械节能控制技术发展探讨[J].工程建设与设计,2018(10).

        [3]丁娟.液压机械节能控制技术发展研究[J].湖北农机化,2019(14).