浅谈工程机械液压关键技术发展势头

浅谈工程机械液压关键技术发展势头

王哲

身份证：220202196501111318

摘要：工程机械在国家建设、社会发展中发挥着积极的、重要的作用，当前，行走装置液压系统、操作装置液压系统等共同构成了工程机械液压系统。面对新时代社会发展对工程机械液压系统提出的新要求，做好工程机械液压关键技术的发展研究则十分具有必要。

关键词：工程机械；液压；关键技术；发展

引言：中国在工程机械液压关键技术的研究中起步较晚，但是我国通过吸取其他国家的发展经验、成果等，已经取得了一定的成功。同时，工程机械行业要想不断提高产品质量及应用价值，就必须掌握液压核心技术。因此，本文将针对工程机械液压关键技术发展势头进行研究。

（一）工程机械液压装置的故障检测及诊断技术发展趋势

1.液压装置信息故障检测、诊断将呈现智能化、实时检测发展趋势

    在检测、诊断以液压装置信息为基础的故障时，可通过传感器在线实时检测、检修单个液压元件或系统的温度、震动等特殊信号信息，然后结合信号特征诊断、确定故障类型。研究发现，液压系统部件存在显著的非线性特点，因此，传统的故障诊断方法诊断效率较低。但是，受计算机、数学方法等领域的快速发展影响，基于小波分析、鲁棒法、模糊诊断、神经网络诊断和专家系统诊断等现代智能诊断方法必然会逐步在液压故障诊断中得到应用；因此，工程机械液压装置的故障检测与诊断在未来将呈现出智能化、实时在线检测的发展趋势。[1]

2.液压装置围绕油液污染检测的故障检测、诊断技术将呈现智能化、实时检测发展趋势

    基于油液污染检测的故障检测诊断方法可分为基于油液的颗粒污染度和基于油液理化性质分析的检测与诊断方法。[2]上述两种方法均需要结合经验或专业知识完成，如单独完成油液颗粒污染度、油液理化性质变化和液压系统、元件状态参数练习库构建，并通过专家推理体制，对系统故障进行预判。运用油液理化性质故障诊断方法判断故障时，必须仔细研究油液理化性质，且检测时间长，所以影响了投入在线检测中的运用价值，不过该检测方法准确性高、可靠性好，具有良好发展前景。同时，为了满足故障检测需求，积极的引入先进的科学技术，引导以油液污染指标为核心的故障检测及诊断技术融合先进科学技术实现智能化发展，已经成为了工程机械液压关键技术发展趋势之一。

（二）工程机械液压系统工作介质将呈现纯水压传动技术发展趋势

    研究发现，现有的工程机械产品液压系统介质主要为液压油，该介质属于液压传递的传统典型介质，并具备粘度高、润滑性出色、功率重量比较大等特点；不过液压油过于昂贵、各类工程机械工作一定周期后必须换油重新保养，容易污染自然环境。因此，引入纯水液压传统技术进行使用，可借助纯水介质价格低廉、环保、源头多、阻燃性突出等优点弥补传统介质的不足。但是，使用纯水介质会对液压元件提出更加苛刻的要求，如防锈等能力必须过关等。不过，受新生材料快速发展、高精密加工技术不断完善等影响，纯水液压传统泄漏量超标、腐蚀严重等弊端在当前已经被基本解决。

    实际上，西方等国家自十九世纪开始就对水压传统技术、元件进行了深度研究，并取得了一定成果；而中国受发展影响，起步较晚。比如，超级大国美国就组织了将机械液压系统中的矿物油用纯水替代的研究实验，最终结合成功的实验结果，其成功的在垃圾料箱、清扫车等液压系统中使用了纯水压传动技术，降低了工作成本与维修成本等。因此，工程机械液压传统技术必将朝大力运用纯水液压传动技术方向发展。

（三）工程机械液压系统的液压元件制造技术将呈现高效、节能、环保发展趋势

液压元件在发展中可中分运用流体特性得的多样化、复杂性特征，实现有效的发展与改进。研究发现，掌握核心零部件生产技术，就可以在工程机械行业将关键核心技术牢牢掌握。同时，在当前社会对工程机械液压元件品质不断提高的要求下，其必将呈现出高效率、环保、节能的发展趋势。基于环保发展视角分析，其主要围绕降噪开展；如工程机械里面使用的马力输出较大的产品，需要液压系统承受高速、高压负荷，此时液压本及液压马达产生的振动、噪声肯定非常大。所以，只有引入低噪声液压元件，才能满足产品性能与工况要求等。具体降噪方式如下：

首先，引入电子消音器，如对泵和马达噪声波形结构用电子仪器分析，然后制造一个相位差180的干扰声波，实现消声目标。

其次，将液压元件油液几何空间不均匀变化引发的流量脉动彻底抵消。比如，柱塞泵是工程机械行走液压系统的重要组成部分，在处理中可为柱塞泵增加预压腔，操作中可将压力适中的预压腔加装在低压吸入区和高压排出去中间；此时，当活塞从吸油区离开后，会和预压腔先接通，并有限提高压力，接着才会联通高压腔，此方法下流量脉动降低范围在0~50%之间，对泵的降噪效果明显。[3]

最后，在对噪声等的降噪降低处理中，可制作机械及压力冲击抵消结构，常见的有二级降压槽等。

同时，为了实现节能、高效目标，除优化液压元件结构外，还要完善液压元件控制系统，如引入正流量控制回路等进行使用。因此，积极完善、改进、创新技术措施，引导工程机械液压系统的液压元件制造技术朝高效、节能、环保方向发展，是其关键技术又一发展趋势。

（四）液压数字模块化发展趋势

    数字液压技术从无至有至今已经发展了40余年，虽然中国研究数字液压技术的时间尚短，但也获得了诸多成果。比如，国内在科技飞行器等方面就广泛的运用了数字液压技术。研究发现，数字液压元件控制信号可直接输入至计算机当中，通过和传统伺服控制系统等比较发现，其结构单一、控制精度高、干扰能力抗性好，所以值得在工程机械液压系统中进行运用。同时，受工程机械液压系统大量引入遥感、计算机等技术影响，在工程机械液压系统中广泛运用数字液压技术已经成为了必然发展趋势。

    所谓液压数字模块化设计，即“基于液压数字技术，将存在功能共性、差异、规格差异的机械产品通过划分、设计制作成一系列模块，然后结合市场需求，合理选择液压数字模块，完成液压系统的组建。”比如，在执行机构液压系统数字化模块设计研究中，可将其引入装载机铲斗举升液压系统等中使用。该技术的应用意义即“尽量降低液压系统中数字液压模块组成数量，保证产品满足制造价格低廉、结构单一、控制精度高等要求，以此提高产品竞争力。”所以，工程机械液压关键技术必将呈现液压系统数字模块化发展趋势。

（五）工程机械液压系统将呈现“智、液、电、机”技术融合发展趋势

机电一体化理念自20世纪末已经诞生，随着时代的发展、科技的进步，融合液压及电子技术，实现机电液一体化发展已经成为了全新趋势。当前，该技术已经在世界范围内生产的工程机械产品的行走液压控制系统中得到了运用，如国内的山推K系列电控推土机等。

积极推动工程机械液压系统实现“智、液、电、机”技术融合，具有以下优点：

首先，硬件功能被软件替换后，更容易制定产品，降低阀的类型，有助于智能化加工；

其次，有助于提高液压系统效率，如能基于工况实时采集数据信息，及时储存负载能量等；比如，可使角度和压力传感器基于实际工作状况对斜盘倾角、压力进行连续监测，然后向MPU传递相关信号后，可通过对比驱动输入/出信号，实施算法优化等方式，传递科学的控制信号；

最后，自主诊断液压问题，探究新载体问题处理措施，给元件健康管理探究全新路径，降低工程机械全生命周期健康管理、远程调试难度，从而明确具有可操作性的具体路径。

结束语：综上所述，本文对工程机械液压系统的关键技术发展趋势进行了详细的探究，在未来的发展过程中，工程机械行业只有不断地引入、更新、创新、改善传统技术，才有助于促进相关关键技术发展，并满足社会发展需求。

参考文献：

[1]工程机械液压系统常见故障诊断与排除[J].付家其.内燃机与配件.2019(20)：152-154

[2]解读工程机械液压技术发展[J].徐刚.设备管理与维修.2019(24)：137-139

[3]工程机械液压缸CAD关键技术研究[J].朱文杰.内燃机与配件.2020(01)：68-69

作者简介：王哲（1965年1月11日），男，汉族，吉林省吉林市人，大学本科，工程师。