讓失去不再失去（上）

當前，研制環保、節能型產品已經成為工程機械產品的發展趨勢，研究工程機械節能技術的意義已經不言而喻。眾所周知，液壓系統是工程機械重要的組成部分，在工作過程中，工程機械液壓系統由于工作條件惡劣，載荷變化大，通常會造成較大的能量損失，主要包括：①發動機與油泵功率匹配不合理而造成的能量損失。②液壓油流經控制閥中位時的空負荷回油流量壓力損失。③超載時的溢流損失。④液壓油流經管路的壓力損失。與此同時，損失掉的能量轉變成熱能，使液壓油的溫度升高，油液變質，導致液壓設備出現故障。因此，液壓系統的節能措施的研制顯得尤為關鍵。

現在工程機械上應用的液壓系統采用的是融入自動控制、計算機、微電子及新材料、新工藝等的全新的液壓傳動技術，使液壓系統能較方便地實施節能控制。節能控制技術的應用不僅提高燃油利用率，更重要的意義在于降低使用成本、減輕勞動強度、提高工作效率等整機質量的全面提高。

要使工程機械液壓系統減少能量損失，實現智能控制，達到節能效果，首先應從發動機與油泵的功率匹配著手，盡量減少流量損失，降低系統壓力損失，以達到在任何工作狀況下功率利用率最高。本文就當下液壓系統主要節能技術措施進行歸納總結，以期為今后技術的進一步探討和發展提供參考。

流量控制

在液壓系統中，當主控多路閥置于中位時，油泵輸出流量最小，當工作裝置需要流量時，油泵輸出流量與其相匹配，避免多余流量超載溢流，以減少流量損失。如小松PC-5型挖掘機采用開式中心負荷傳感系統，該系統是在主控多路閥回油路設置節流傳感閥，由該閥產生的壓差控制反向控制閥，使油泵流量大小實現按需變化。

當主控多路閥閥芯在中位（不工作）、節流傳感閥的壓差達到最大時，作用在反向控制閥左側壓力與反向控制閥輸出壓力之和大于作用在反向控制閥右側壓力與反向控制閥彈簧力之和，結果反向控制閥閥芯滑動，使反向控制閥輸出壓力減到最小，主泵排量也減到最小。

當主控多路閥閥芯移動（工作）、節流傳感閥的壓差減小時，作用在反向控制閥左側壓力與反向控制閥輸出壓力之和小于作用在反向控制閥右側壓力與反向控制閥彈簧力之和，結果反向控制閥閥芯滑動，使反向控制閥輸出壓力增加，主油泵排量隨操縱主控多路閥閥芯移動行程的增加而增加。

負荷傳感控制

負荷傳感控制技術不受負荷壓力變化和油泵流量變化的影響，能按人為設定的特點自適應。負荷傳感控制液壓系統中有定量、變量泵系統之分。起負荷傳感作用的壓力補償閥布置位置有：①油泵與操縱閥之間。②操縱閥與執行器之間。③執行器和回油路之間。壓力補償閥的布置位置不同，其控制精度及性能也有所變化，但均能實現流量按需提供，有效地實現節能。如小松PC-6型挖掘機液壓系統和力士樂公司提供的由M4系列多路閥組成的控制系統為流量與負載壓力無關的負荷傳感控制系統，其負荷傳感控制壓力補償閥布置在泵與操縱閥之間。

把壓力補償閥布置在油泵與操縱閥之間，利用壓力補償閥的壓差，控制油泵排量控制機構，使油泵能按需輸出流量，減少流量損失，達到節能的目的，其最大優點是可以實現多機構復合動作，不受負荷大小的影響。但在總流量欠飽和的情況下（需要的總流量大于油泵輸出的總流量），多機構復合動作時，優先滿足低負荷動作，高負荷與低負荷的機構不能同時動作。

力士樂公司提供的由M6和M7系列多路閥組成的控制系統為與負載壓力無關流量分配的負荷傳感控制系統，其負荷傳感控制壓力補償閥布置在操縱閥與執行器之間，可組成定量泵和變量泵控制系統，在總流量欠飽和的情況下，各執行機構也能按比例關系分配，高負荷與低負荷的機構能同時動作。

東芝IB系列多路閥中壓力補償閥布置在操縱閥的回油路上。把壓力補償閥布置在操縱閥的回油路上的優點是可以利用壓力補償閥的節流補償作用，防止因重力作用過快下降或產生真空，在油路上設置單向閥可利用重力組成再生回路。

油泵功率控制

油泵功率控制是動力在滿足工況要求下，盡管使發動機在允許的功率范圍內工作，其控制方法有：①恒功率控制。②功率分級控制。③工況功率控制。如小松PC-6型挖掘機油泵功率控制方式既有恒功率控制，又有功率分級控制，一般分功率調定為總功率的85%或68%左右。韓國大宇DH-Ⅲ型挖掘機油泵功率控制嵌入挖掘、裝車、提升等作業模式。

油泵的輸出功率及流量受油泵控制器的電流控制。指令電流的大小取決于作業內容、方式。PC電液控制閥接受指令電流，指令電流的大小可改變油泵伺服活塞的推力，伺服活塞的運動使油泵的輸出功率及流量按需提供。

機、電、液一體控制

工程機械的設計與開發在降低能耗、延長使用壽命、提高作業性能等方面已被高度重視，采用機、電、液一體控制技術已較普遍，在挖掘機行業更為突出。如神鋼SK-6型挖掘機，操作采用電腦模糊控制技術，發動機采用全功率控制（ESS）系統，作業采用智能控制（ITCS）系統。作業過程中可以隨時監控操縱的動作，自動調整油泵流量，并控制發動機輸出功率，從而實現燃耗低、作業率高和性能好。

目前，挖掘機都裝有微型計算機控制器，由控制器接收發動機及其他信號參數。通過傳感器及開關發出電子信號，由主控制器接收，經處理后送到各執行機構（如電機、電磁閥），目的是為了更好地控制發動機、油泵和液壓閥。通常方法是：①發動機由主控制器向調速電機發出電子控制信號，使調速電機轉動相應的角度，通過調整連桿使發動機的轉速隨信號高低而變化。②油泵由壓力調節器控制，使主泵的排量控制在發動機允許的功率范圍內。③液壓系統由壓力傳感器發出電子信號，通過電磁閥控制各分系統。

日立EX-5型挖掘機控制系統以主控制器為中心，將各種信號傳送到主控制器，由主控制器發出執行信號，機、電、液一體控制技術大幅提高了整機性能。

蓄能器緩沖吸能

蓄能器緩沖吸能在較大型工程機械油泵、油馬達組成的閉式回路中采用較普遍，如挖掘機的平臺回轉、輪眙式初械行駛和其他運動較頻繁的循環作業系統，工作時系統壓力沖擊、制動功率損失較大。為了克服這些缺點，在系統中設置合適的蓄能器能有效回收制動能量，并減少制動壓力沖擊，使回轉作業平穩。該系統由油泵、油馬達和蓄能器組成閉式回路，工作時由油馬達帶動的機構產生的制動慣性依靠蓄能器能有效吸收，采取一些措施也可將吸收的能量釋放或回收利用。

發動機無負荷啟動

工程機械及其他機械使用液壓傳動技術其傳動方式多數采用由發動機直接驅動液壓油泵，該驅動方式簡單方便、經濟可靠。但因發動機直接驅動液壓油泵，發動機的啟動往往困難。發動機一轉動，液壓油泵輸出就具有部分負荷或滿負荷。為解決發動機帶負荷啟動的問題，多數采取加大啟動馬達的動力。加大啟動馬達的動力有助于對發動機的啟動，但對電瓶的容量又帶來問題。電瓶的容量不足，發動機無法啟動，尤其是在低溫環境下，更無法啟動，甚至會燒壞啟動馬達，影響機械有效作業率，提高了使用成本。

發動機無負荷啟動裝置主要由發動機、啟動馬達、啟動開關、延時開關、油泵、電動卸荷閥等元件組成。啟動裝置中啟動馬達和延時開關并聯連接于啟動開關，啟動馬達和延時開關與啟動開關連動，延時開關工作，電動卸荷閥也工作。即啟動開關工作，啟動馬達、延時開關、電動卸荷閥均工作，無需加大啟動馬達的動力，從而實現發動機無負荷啟動，克服發動機帶負荷無法啟動的缺陷。當發動機啟動正常后，延時開關在設定的時間內復位，電動卸荷閥斷電，使液壓系統供油正常，機械進入作業狀態。

發動機無負荷啟動裝置能有效減輕啟動負荷，同時，能有效減少啟動故障率，提高環境適應性和使用性。（待續）