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關于工程機械的節能技術

09-03 12:21:27  瀏覽次數:726次  欄目:建筑工程技術
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  1、整機節能設計

  ⑴ 合理匹配

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

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

  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合自動變速控制技術,就能在確保牽引的情況下,將變速器重新“拉回”到高效區工作。

  ⑵ 合理確定工作載荷

  傳統的工程機械設計,無論是對發動機的選型還是對工作參數的選擇,往往是“靠檔選型”、層層加碼,結果是設計裕量系數或功率裕量系數均被自然地放大了,最終導致產品結構、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。為了節能,應當在全面分析作業機理、條件和工況的前提下,運用優化設計、并行設計、試驗設計或有限元分析等現代設計方法,取代傳統的經驗法、類比法,精??合理地確定工作載荷。

  ⑶ 盡量減少液壓系統流量和壓力損失

  液壓系統回路設計合理與否對液壓工程機械節能影響很大。如,在調速回路設計中,應避免將節流閥設置在液壓系統的進油端(進油節流調速)。這樣會使系統油溫升高、效率急劇下降,甚至出現故障。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 系統采用的是荷載感應式變量泵,能隨荷載的變化而輸出不同的功率,避免了液壓系統的能量浪費。

  另外,在液壓回路的傳統設計中常設置背壓閥,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,提高系統效率。

  ⑷ 建立能源回收系統

  工程機械在行駛或作業過程中往往頻繁地減速、制動,致使動能轉換成熱能損失了,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。統計數據表明,這樣的系統設計可減少能耗1/4。更簡易的節能辦法是,將負荷側液壓油通過必要的連接元件供給液壓系統的另一側,以達到節能的目的。

  2、液壓元件的節能

  經分析,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;選擇性能優良的密封材料,合理設計密封結構和形式;合理選用潤滑、冷卻、散熱方式;不斷改進液壓元件的內部結構,減少內摩擦。

  由于各種閥類元件都將不同程度地產生流阻,設計時應力求液壓元件與控制元件的數量最少,以減少流阻和能耗;同時,在回路中應處理好閥類元件的流阻設置、分配和計算,盡可能使閥能在大、中開口狀態下工作,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能的有效措施之一,它能成功取代數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,又可使系統和整機結構緊湊,減少自重引起的能耗。

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

  3、其他節能措施

  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,近年來的應用表明,在潤滑油中加入一定量的化學添加劑(節能、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,降低摩擦力。節能的措施還有:保證輪胎氣壓正常,增設廢氣渦輪增壓器,采用感溫器控制的風扇離合器,以及對工程機械的正確維護和管理等。

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