工程機械的節(jié)能技術(shù)

    1. 整機節(jié)能設(shè)計

    ⑴ 合理匹配

    工程機械發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性，是評價產(chǎn)品主要使用性能的重要經(jīng)濟指標。而燃油經(jīng)濟性很大程度上取決于發(fā)動機和傳動系的匹配。發(fā)動機???作在最大功率點時，生產(chǎn)效率最高（效率點），但油耗也很高；當發(fā)動機工作在最佳比油耗曲線上時，燃油經(jīng)濟性最好（節(jié)能點）。在一個作業(yè)循環(huán)中，機器處于最大功率狀態(tài)的時間比重并不大。因此，要進行發(fā)動機-傳動系的合理匹配分析。

    在靜液壓傳動中，根據(jù)工程機械重載、低速的工作特點和作業(yè)過程中對動力及速度的要求，在發(fā)動機、液壓泵、液壓馬達三者間，應(yīng)用微機和負荷傳感技術(shù)，按照設(shè)定的工作模式（輕載、重載、空載）實現(xiàn)壓力、流量和功率的節(jié)能綜合控制，使液壓系統(tǒng)和發(fā)動機的匹配盡可能地保證實際??作點處于效率點和節(jié)能點附近，以獲得最高工作效率和最合理的燃油經(jīng)濟性。

    液力機械傳動的最大缺點是傳動效率低（變矩器平均傳動效率只有60%左右）。而采用多擋變速器和液力變矩器并結(jié)合自動變速控制技術(shù)，就能在確保牽引的情況下，將變速器重新“拉回”到高效區(qū)工作。

    ⑵ 合理確定工作載荷

    傳統(tǒng)的工程機械設(shè)計，無論是對發(fā)動機的選型還是對工作參數(shù)的選擇，往往是“靠檔選型”、層層加碼，結(jié)果是設(shè)計裕量系數(shù)或功率裕量系數(shù)均被自然地放大了，最終導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尺寸逐級放大。很多機械實際上是在“大馬拉小車”的工況下工作，能源浪費嚴重。為了節(jié)能，應(yīng)當在全面分析作業(yè)機理、條件和工況的前提下，運用優(yōu)化設(shè)計、并行設(shè)計、試驗設(shè)計或有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計方法，取代傳統(tǒng)的經(jīng)驗法、類比法，精?合理地確定工作載荷。

    ⑶ 盡量減少液壓系統(tǒng)流量和壓力損失

    液壓系統(tǒng)回路設(shè)計合理與否對液壓工程機械節(jié)能影響很大。如，在調(diào)速回路設(shè)計中，應(yīng)避免將節(jié)流閥設(shè)置在液壓系統(tǒng)的進油端（進油節(jié)流調(diào)速）。這樣會使系統(tǒng)油溫升高、效率急劇下降，甚至出現(xiàn)故障。在無特定要求時，一般選用變量泵-定量馬達、定量泵-變量馬達或變量泵-變量馬達等容積式調(diào)速回路，因該回路的特點是溫升小、效率高。Volvo公司的裝載機液壓 系統(tǒng)采用的是荷載感應(yīng)式變量泵，能隨荷載的變化而輸出不同的功率，避免了液壓系統(tǒng)的能量浪費。

    另外，在液壓回路的傳統(tǒng)設(shè)計中常設(shè)置背壓閥，以防機器下坡、溜坡超速，損壞馬達，但卻增加能量損失，解決的辦法是在液壓馬達上加裝具有背壓功能的控制閥。這樣可減少壓力損失，提高系統(tǒng)效率。

    ⑷ 建立能源回收系統(tǒng)

    工程機械在行駛或作業(yè)過程中往往頻繁地減速、制動，致使動能轉(zhuǎn)換成熱能損失了，同時也降低了制動器等的使用壽命。可采用蓄電池、飛輪和蓄能器等方式加以回收儲存。在挖掘機、裝載機、起重機等的動臂、鏟斗、吊具等大質(zhì)量工作裝置的回落、下降過程中都可通過蓄能器將重力勢能儲存起來。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，這樣的系統(tǒng)設(shè)計可減少能耗1/4。更簡易的節(jié)能辦法是，將負荷側(cè)液壓油通過必要的連接元件供給液壓系統(tǒng)的另一側(cè)，以達到節(jié)能的目的。

    2 液壓元件的節(jié)能

    經(jīng)分析，液壓元件的能量損耗主要是元件本身或相五連接處的泄漏、內(nèi)摩擦。因此，要減少能量消耗，就得提高液壓泵、馬達、液壓缸、液壓閥和各類液控元件的加工、裝配的精度；選擇性能優(yōu)良的密封材料，合理設(shè)計密封結(jié)構(gòu)和形式；合理選用潤滑、冷卻、散熱方式；不斷改進液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)摩擦。

    由于各種閥類元件都將不同程度地產(chǎn)生流阻，設(shè)計時應(yīng)力求液壓元件與控制元件的數(shù)量最少，以減少流阻和能耗；同時，在回路中應(yīng)處理好閥類元件的流阻設(shè)置、分配和計算，盡可能使閥能在大、中開口狀態(tài)下工作，以減少非安全需要的溢流量，減少能量損失。采用高度集成閥是節(jié)能的有效措施之一，它能成功取代數(shù)量眾多的分離式單功能閥類控制元件，既可縮短液流路徑，減少流阻損失，又可使系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)緊湊，減少自重引起的能耗。

     還有，合理選擇管路管徑，優(yōu)化油管管路布設(shè)，都是減少液流阻力、提高系統(tǒng)效率的有效途徑。

     3.其他節(jié)能措施

    加強工程機械潤滑和管理，可減少摩擦、磨損，提高傳動效率。同時，近年來的應(yīng)用表明，在潤滑油中加入一定量的化學(xué)添加劑（節(jié)能、減摩）能使運動摩擦表面的微觀凸起部分變軟、平滑。或使添加劑吸附于摩擦副表面，填平微觀凹陷部分，改善油膜狀態(tài)，降低摩擦力。節(jié)能的措施還有：保證輪胎氣壓正常，增設(shè)廢氣渦輪增壓器，采用感溫器控制的風(fēng)扇離合器，以及對工程機械的正確維護和管理等。