工程机械液压控制技术的研究进展与展望(2)

　　抗流量饱和节能高效同步操作系统：工程机械大多为单泵或双泵供油、多执行器同时工作。当泵流量不足时，小压差(大负载压力)执行器的流量就会变小或为零，使设备不能正常工作，甚至出现危险或事故工况。图9所示为这种负载传感补偿(LSC)非饱和控制的原理之一[4]。当出现流量饱和时，各补偿器的设定值同时相应降低，各负载之间工作速度比例关系仍然保持原设定值不变。这种系统将工程机械的操作性、节能、安全性提高到一个新水平。
　　负流量控制：对于使用六通多路阀的液压系统的节能新亮点是所谓的“负流量控制”[4]，如图10所示。它是通过在多路阀中位回油通道上设置流量检测元件，并将此流量信号引至具有负流量控制功能的变量泵，以改变泵的排量，最终达到控制旁路回油流量为一个较小的恒定值，从而减少旁路损失的目的。
　　局部负载时的模式切换控制。如图11所示，通过新型微机系统，在环境改变时会主动改变发动机的转速和功率，按照多种模式(如P模式，强调工作量的重要性；E模式，强调油耗和噪声；L模式,强调工作精度)工作，微机同时控制发动机和泵。这种系统扩充了传统电调节器的概念，微机根据操纵手柄的指令和工作模式的要求，控制调节器和泵的排量[6]。
　　基于发动机转速传感的全局功率适应控制。全局功率适应是把包括发动机、液压泵、控制阀及并行作业的液压执行元件作为一个整体来考虑。如为了达到某一作业速度，可以通过改变液压泵排量、液压阀开度、液压马达排量，还可以改变发动油门大小，进而改变发动机转速来实现。通过工程机械全局功率适应，实现从发动机到液压功率的高效率转化。发动机一泵控制单元如图12所示。液压泵的输入转矩由速度偏差控制，泵可以在发动机不停转的前提下吸收最大限度的发动机功率[6]。1.4环保国外工程机械液压技术领域对环保给予充分的重视，主要包括：在工作介质使用可生物分解的液压油，纯水，以减少对环境的污染；降低液压元件及系统由于高压、大流量产生的振动与噪声；不断提高元器件与系统效率，进而节约能源等。其中若干内容前面己经涉及，限于篇幅这里从略。
　　三、展望
　　今后，工程机械的液压控制技术将更加侧重于在电子控制和节能、可靠性和安全性以及环境适应性等方向的研究与相关技术的幵发。
　　在电子控制方面，由于电子控制化、自动化是提高工程机械附加值的重要方面，更需要设计者关注用户的需求，从用户角度进行设计在节能方面，进一步提高器件单体效率的难度将越来越大，重点将转移到提髙发动机一液压系统整体最佳效率的匹配研究[23],以及研发新的实用化的节能液压元件及系统，如自由活塞发动机[24]、二次调节系统及相关的液压变压器[3’25]等；并更多关注能量的回收技术，如出口节流控制损耗能量、回转制动能量等的回收。目前在汽车上已开始应用的混合动力系统也将开始应用于工程机械上，日本曰立建机公司已研制出世界上第一台采用发动机和电池混合动力的轮式装载机，取得了良好的节能效果。
　　随着工程机械应用领域的不断拓展，安全法规越来越严，其可靠性和安全性要求也不断提高。提高耐环境性，如耐振性、耐水性、耐热性以及相关器件(特别是电子控制关联器件)的可靠性，将是今后一个重要研究方向。同时还需关注工程机械的安全性、功能可维修性等。
　　另一个重要研究方向是环境适应性研究，包括振动和噪声控制研究、各种可生物分解液压油的研究和开发等。在振动控制方面，用于高档轿车的液压主动悬架技术开始用于工程机械[26]，并将实用化。噪声控制方面，将更多地从液压元件的降噪着手。目前以流体动力学仿真、流体噪声数值模拟和噪声试验统计分析为基础的新的设计方法开始出现[27~3'有望建立起一套液压元件低噪声的结构与参数设计准测，并使液压元件的噪声评价放在设计阶段进行。这也是液压元件设计的一个发展方向。
　　从1994年德国机械设备协会(VDMA)首先制定出可生物分解的液压油标准(VDMA24568、24569)以来，ISO也制定了相应的标准(ISO15380)。在瑞士、德国、澳大利亚和北欧等国家和地区，工程机械使用可生物分解的液压油已逐渐成为一种义务。随着各国环境法规的日益严厉，各种可生物分解的液压油的研究和开发步伐将不断加快[31’32]。另外，水液压技术[33]也有望在一些特殊工程机械上得到逐步应用。
　　四、结论
　　国内工程机械近年来得到很大发展，年增长率高达70%,应用领域拓展，但一些重要方面与国际相比仍然差距很大。对于技术含量和单台售价较高的工程机械，如液压挖掘机，其液压系统基本是成套地从国外引进。对于技术含量中等、量大面广的工程机械，国内厂家跟踪国外设计思路，对液压系统进行改进设计，并逐步提高国产件的比例，无论是主机还是液压系统，与国外的差距正在缩小，如三一重工的混凝土泵车及拖泵；徐工、浦元的起重机等。
　　为加速改变工程机械当前的被动局面，应从科研、开发、生产、市场各个环节协同努力。通过消化引进、自主开发，加强高技术含量工程机械液压元件的开发和系统设计；增强工程机械国产液压件的配套能力；同时加速培养工程机械电子控制化、自动化、智能化所需的复合型人才。

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