第3章 液压节能技术

在20世纪50年代初，所有的挖掘机都是缆绳驱动。但20世纪60年代后，缆绳驱动挖掘机就被液压挖掘机所取代。目前，工程机械基本采用液压系统进行驱动，液压传动具有功率密度大，元件布置灵活等特点，但液压驱动技术同样具有效率低下的不足之处。工程机械中发动机输出能量大约有35%消耗在液压系统中。作为液压工作者，未来的汽车也将会逐渐采用液压驱动，但在大范围应用之前，必须解决液压元件及系统的效率、噪声、振动、平顺性以及成本等问题。因此，液压系统的节能研究和动力系统的节能技术一样引起了广大学者、专家和企业的重视。

目前应用在液压挖掘机的液压系统主要有三种类型：一种是在国内比较多见的负流量系统，还有一种就是正流量系统，另外一种就是欧州最为常用的负载敏感系统。正流量系统与负流量系统一般都是开中心，负载敏感系统一般为闭中心。

在操控性方面，因欧美发达国家的生活水平较高，整机的操作人员对整机的可操作性要求高，因此，动作具有可预测性且与负载无关的负载敏感系统在欧州最为常用，但其价格比负流量系统高。在我国，由于很长一段时间劳动力相对便宜且劳动力充足，因此，更偏向于采用需要比较丰富经验才能开好的动作与负载压力有关的负流量系统。目前，国内一般在5～12t小型液压挖掘机上会采用负载敏感系统。但随着生活水平的提高，负载敏感系统将会逐渐代替传统的负流量系统或正流量系统。

在节能性方面，正如第1章分析，工程机械液压系统的能量损耗主要包括溢流、液压缸、液压马达、多路阀的损耗等。在各部分能量损耗当中，溢流阀的溢流损耗与工作过程中的实际工况和操作人员的操作方式有关，再加上溢流阀的传统使用问题，溢流损耗一直被认为是不可能解决的问题，因此溢流损耗问题的研究较少。液压泵、液压缸和液压马达的能量损耗不仅与元件的性能有关，而且与工作条件有关。由于液压挖掘机的负载工况，元件的工作条件很难得到改善；元件的工作性能受到工作原理、材料性能和加工工艺的限制，提高的幅度也比较有限，因此主控阀的阀口上的节流损耗是液压系统节能研究的重要方向。根据不同的液压系统类型，主控阀的节流损耗主要分成进口节流损耗、出口节流损耗，进出口联动节流损耗以及旁路节流损耗等。不同类型的液压系统所包含的节流损耗不同。