㈠ 挖掘機 液壓缸
現代工程機械的需求和品種與日俱增，特別是挖掘機和裝載機等設備在傳統機型和基型產品基礎上，配以破碎錘、液壓剪、液壓夯、液壓抓手、液壓鑽、液壓篩、液壓鋸、液壓吊、液壓掃具等輔具, 衍生出許多復合功能的變型產品。由於液壓技術具有功率重量比大、配置柔性大、動力傳輸和控制方便等特點，因而被各類工程機械廣泛應用，全液壓工程機械大量出現，現在要找出一種不採用任何液壓元器件的工程機械已非易事。
然而，與工業生產液壓設備相比，工程機械具有工作環境惡劣、高速重載、能耗大、維護條件差並受到環境保護、自重和安裝空間限制等工況特點，所以對液壓系統在環境適應性和工作可靠性、能耗和經濟性、環境友好性、舒適安全性、配置組合柔性和故障監控等多方面都具有較高要求。圍繞上述要求，工程機械液壓傳動與控制技術依託現代微電子及計算機技術、感測器技術、故障監控與診斷技術、現代設計理論與方法和先進製造技術，取得了如圖1所示的顯著進展。
1 環境適應性和工作可靠性
工程機械經常工作在濕熱、塵埃、泥水飛濺、低溫或高溫和強光輻射等十分惡劣的環境中，要求液壓介質和元件能夠在惡劣環境下長期可靠地工作。為此，除了採用傳統防護技術外，研製出了元件自濾技術、新型過濾器、新材質液壓缸等。
如小松礦業系統公司（Komatsu Mining System Co.）在其新款PC1800－6型履帶式挖掘機的液壓系統主泵排油口設置了高壓過濾器以防污物堵塞引起液壓系統故障；通過液壓缸上安裝金屬防護圈，以防污物帶進缸內並防止泥水和光輻射對液壓缸的侵蝕而縮短其壽命；該公司還自行開發了一種新型復合結構的回油過濾器(濾芯直徑25%為高性能玻璃介質，其餘為高密度紙)，與純紙過濾器相比，此種過濾器過濾精度較高，使用壽命較長，過濾器清洗時間間隔可從250 h延長到了500 h，可使液壓油的壽命從2 000 h延長到5 000 h。
為了防止污物進入系統影響工作可靠性，專家們建議在工程機械液壓系統的油箱隔板上加裝過濾網以除去回油過濾器未濾去的雜質；另外在油箱中設置電磁鐵來吸附鐵屑。為了提高液壓泵的壽命，有些液壓系統採用了充氣加壓油箱來改善泵的吸油條件，以防氣穴的發生。目前，有三種常用的充氣方法可供參考：①使用機器壓氣系統提供的壓縮空氣；②依靠液體熱膨脹使液面之上的空氣增壓；③利用發動機換氣泵的壓縮空氣。
德國L&&S（Lingk && Sturzebecher）公司為包括礦山採掘業在內的各類液壓設備研製出碳纖維強化塑料 CFRP材質缸筒的空心活塞液壓缸。此種液壓缸不僅重量輕，而且耐腐蝕，已在歐洲航空工業和南非采礦業的各種嚴酷環境中得到了成功應用。現在德國Cottbus工業大學正在分別按德國工業標准DIN 4125 和DIN 4128對這種液壓缸進行適應性和耐久性試驗研究。
2 負載能力和效率
2．1 提高負載能力
為了提高工程機械的負載能力，直接的方法是提高其液壓系統工作壓力、流量和功率。目前，國際上先進的工程機械產品的額定壓力大都在30 MPa以上，並且隨著材料科學技術的進步，有朝著更高的壓力甚至採用超高壓液壓技術方向發展的趨勢；流量通常在每分鍾數百升；功率在數百千瓦以上。如德國Orensttein && Koppe製造的目前世界上首台最大的RH400型全液壓挖掘機，鏟斗容量達42 m3, 液壓油源為18台變數軸向柱塞泵，總流量高達10 200 L/min；原動機為2台QSK60柴油發動機，總功率高達2 014 kW。
由於工程機械多為行走設備，提高負載能力受到自重和安裝空間的限制。為此，要求系統的組成元件在滿足工作要求的前提下具有較高的力重量比（Strength-to-Weight），即出力大而重量輕、尺寸小。液壓系統特別是執行元件（缸和馬達）的減重，對工程機械減重及負載能力和工效的提高起著重要作用。而缸筒在液壓缸總重量中佔有較高百分比，尤其是隨著行程的增加，缸筒占整個缸總重量的百分比將增大，有時竟高達75%，所以液壓缸減重主要是缸筒減重。例如採用上面提及的碳纖維強化塑料（CFRP）材質缸筒的空心活塞液壓缸，由於具有較高的強度和韌性，可承受高達70 MPa的工作壓力。因為缸的活塞為空心的，所以缸的總重量比同規格鋼質液壓缸減輕65%。將此種液壓缸用於輪式挖掘機則比採用鋼質缸時提高工效20%。
另外，有關研究表明，工程機械液壓系統的油箱容量取值應為工業設備液壓系統油箱的1/3，這是一個既能保證系統充分循環要求又較小的合理尺寸。
2．2 效率和節能
現代工程機械多採用內燃機做原動機,工作負載變化頻繁且幅度大，提高系統效率實現節能的主要途徑主要是,通過電液控制等手段實現負載和原動機之間的最佳匹配。目前以變數泵和定差壓力控制為基礎的負載感測液壓系統已被廣泛使用。例如前文提及的小松公司的PC1800－6型履帶式挖掘機的中開式負載感測液壓系統具有DH、H和G三種不同運行模式：DH模式（額定轉矩的100%）適用於重載工作；H模式（額定轉矩的95%）適用於一般挖掘和操縱；G模式（額定轉矩的83%）適用於平地作業和操縱。美國國際采礦技術設備公司(MTI''S) 在狹窄通道作業的輪式礦山搬運堆碼（Load Haul Dump）設備上採用了負載感測液壓系統，變數泵在機器無負載（執行元件不動作）時僅維持較低壓力和極少的流量實現自動卸荷；有負載時變數泵的輸出壓力和輸出流量趨近負載壓力和負載流量，減小了壓力過剩和流量過剩，實現了泵的輸出功率與負載功率相適應，因而系統效率很高，節能效果顯著。MTI''S提供的研究資料表明，負載感測液壓系統比定量泵系統可節能近65%。
工程機械採用內燃發動機作為原動機，而其轉矩－速度特性與電動機有著很大不同
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