工程机械节能减排现状及发展新趋势

工程机械节能减排现状及发展新趋势

冀文雯 ,潘丽佳

玛斯特轻量化科技（天津）有限公司  天津  300400

摘要：由于我国目前能源短缺的问题凸显，环境恶化问题也越来越严重，工程机械高能耗与高排放是眼下较为重要问题急需去解决，对此，应立即开展节能减排的相关工作。现如今，受社会重点关注的问题就是如何才能够合理的结合我国相关政策来达到工程机械节能减排的目的。本文详细的分析了工程机械节能减排的状况，并总结了在其工作中存在的问题，提出了相应的解决办法，希望可以为我国的机械制造行业提供有效地帮助。

关键词：工程机械；节能减排；发展趋势

引言

目前，我国工程机械技能减排工作正面临着巨大的挑战。由于目前能源价格的不断升高，想要在激烈的市场竞争中形成自身独特的优势，从而有效的提升企业在市场中的竞争能力，可以通过降低能源消耗的办法来降低成本，以此来实现可持续发展的目标。虽然我国在节能减排产品的研发与制造工作中一直在不断的努力，但目前仍处于试点工作，没有形成系统的产业去投入使用中。此外，我国的科研人员也在为了探索新技术而不断地努力，但是并没有解决当前的问题。由此说明，我国的工程机械节能减排工作还需要进行进一步的探索，分析减排技术中的不足，指出传统产品在结构上的弊端，从而为节能减排带来全新的工作思路。

一、工程机械节能减排的现状

工程机械作为能源消耗与排放的大户，其节能减排的责任重大，我国“十三五”规划与“863”科技的重点就是节能减排工作。在社会各界倡导节能减排的大环境下，工程机械的各大厂商也在企业的带领下，逐渐开始探索节能减排技术工作，并且还取得了一定得进展，还有企业开始陆续推出了富含节能减排概念的新产品，我国工程机械的技术也因此得到了不断地提升，因此节能减排的工作也得到了阶段性的胜利。但是有利有弊，制约类的问题也随之而来，如油机匹配提高了对油品品质的要求，天然气气源不足等问题。在我国，现阶段最有效的节能减排技术就是轻量化技术，它具备简单快捷的优势，并不需要增加任何的元件与控制装置。

二、工程机械技能减排的主要技术

（一）动力源的改善

机械工程之中的动力就是内燃机，不过机械工程在经过长期的发展后，其研发的重心也在进行潜移默化的进行转变，动力源的主体已经逐渐转化为混合动力技术与燃料电池技术，而现如今，燃料电池技术仍旧处于萌芽时期。混合动力技术有油电与油液混合两种，油电混合具有燃油效率高、密度高的优势，使其在中小型汽车中的应用中扩大了其范围，但由于它自身的电池密度不足且体积过大的因素，导致其与大功率工程机械并不适配，如挖掘机与装载机这类机械，这时油液混合动力大、成本低且对环境友好等优势就得到了关注，并广泛应用在了大型工程机械之中。但是混合动力系统需要增加相应的原件，会导致制造成本的提升，所以在混合动力系统工作的开发前，应结合相关技术的发展后对混合动力系统的使用价值进行综合的考虑。

（二）匹配与控制改善

在电传动系统广泛的使用在工程机械的相关工作之中，电传动系统中的各项内容也慢慢发展为研究的重点。由于工程机械在工作中往往没有较好的环境，所以会被波动负荷所影响，这就意味着柴油机一定不能出现熄火的情况，并且还应保持转速是在正常的运行要求之下的，并以此为前提来，来提升功率的输出，这无疑增加了对于柴油机的要求。控制技术主要是指精准控制传动系统，从而使液压系统与发电机这两者达到最高的匹配程度，从而实现工作效率最大化。我国研究人员投入了大量的时间与精力混合动力系统的控制策略中，并对相关的设备开展了相应的研究工作，还提出了有效的控制策略，即发动机工作点与电容器SOC值为优化变量的相关控制，该控制策略需要对电动机与发动机的转速进行调整，并且控制液压泵的变量结构，从而实现相关的控制策略。

从元件入手来开展匹配与控制的相关工作，以此来优化相关性能，从而实现节能减排工作的目的是过于单一的，这就意味着油机匹配与控制在研究中的重要程度，但是我国在油品上存在着一定的不足，并没有一个规范化的指标，没有办法合理开展工程机械发动机匹配的一系列工作。这就说明了对油品要求提高的重要性，所以我国研究人员的重点应该是油品的特点，然后有针对性的研发出适配度更高的工程机械专用油。

（三）再制造技术

再制造技术是对不能使用以及已经报废分产品进行加工与修复，然后在投入正常的使用之中，对于修复后的产品有一定的要求，如在使用性能上与使用寿命上均不能低于新产品，要与其尽可能的保持一致。在我国，再制造技术实行的初期存在企业动力不足的弊端，但是后期在相关政策的大力支持下，得到了迅猛的发展，并且国内的多个城市陆续展开了再制造技术的实施工作，因此我国的再制造产业已经初见成效。再制造技术同样也面临着诸多挑战，如该技术流程还处于初期实行阶段，只有少数企业在进行试点，难以进行全方位的推广，除此之外，人们对于再制造技术的认识程度不够全面，意识也不强，导致出现许多设备在大修期被搁置的情况。针对这一系列问题应出台相应的政策，如相关技术的产品税收减免或补贴政策，从而有效提升企业得生产效益。

（四）轻量化设计

传统的工程机械设计工作中存在一定的问题，以安全系数取值过大这一问题为例，它会导致工程机械自身出现笨重的弊端，甚至还会导致油耗与燃油经济性较差的劣势，这时轻量化设计对于产品得重要性就得以体现了。轻量化设计的计算方式中包含三种计算方法，如优化设计法、极限状态法与有限元法。其中优化设计法是以某种或多种评价目标为基础来开展优化设计的。极限状态法是以可靠性分析、数理统计、概率论作为基础来进行相关的工作。有限元法则是将弹性力学作为基础，再开始进行计算工作，在结合实际情况来获取结构完整地应力分布情况。

轻量化设计主要有三种途径，分别为结构的轻量化、材料的轻量化与制造工艺的轻量化。其中结构的轻量化在开展之前有一个前提，就是其他各项性能不能有任何的变动，然后在通过对结构形状以及减少材料使用量的方式，来完成轻量化设计的过程，该方式能够合理的控制成本，从而拥有性价比高的优势；材料的轻量化主要是通过选取高强度的材料来达到提升减重效果的目的，不过也存在着一定的问题，由于高强度的材料往往价格昂贵，所以在无形中导致了制造成本的增高；在制造工艺的轻量化中，焊接技术是其中较为重要的工艺手段，对于焊接工作中的变形问题可以使用逐段焊接的技术来进行作业，焊接技术应遵循由内至外、由中心到四周扩展的方式，除此之外，还应提前开展预热处理工作，将传统的焊接模式进行转变，逐渐转换为焊接流水线的作业方式，除此之外，对自动焊接技术也应进行有效的管控。但是该项工艺对生产设备有着较高的要求，需要为此专门购买设备，这会导致制造成本的升高。

三、结语

综上所述，本文通过分析现阶段工程机械节能减排的研究现状，详细介绍了工程机械节能减排在技术上存在的弊端并提出了相应的解决办法。其中轻量化设计理念作为重点提出的一种新方法，可以为产品的轻量化设计提供重要的引导作用，能够满足高强度作用的前提下进行质量最轻、作业阻力最小与材料成本低等多优化目标，具备一定的现实意义。

参考文献

[1]张大庆.工程机械节能环保研发趋势[J].建筑机械化，2015,36（6）：27-30.

[2]刘敏，赵方，王慧.液压传动技术在工程机械行走驱动系统中的应用与发展[J].机械设计与制造，2006（6）：31-33.

[3]赵鹏宇，陈英龙，周华.油液混合动力工程机械系统及控制策略研究综述[J].浙江大学学报工学版，2016,50（3）：449-459.

[4]兰天辉.装载机混合动力系统研究[D].西安：长安大学，2014.