2011年注冊建筑師復習資料：建筑工程機械的節(jié)能技術

　　1、整機節(jié)能設計

　?、?合理匹配

　　工程機械發(fā)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(fā)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(fā)動機工作在最佳比油耗曲線上時，燃油經濟性最好(節(jié)能點)。在一個作業(yè)循環(huán)中，機器處于最大功率狀態(tài)的時間比重并不大。因此，要進行發(fā)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(yè)過程中對動力及速度的要求，在發(fā)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(xiàn)壓力、流量和功率的節(jié)能綜合控制，使液壓系統(tǒng)和發(fā)動機的匹配盡可能地保證實際??作點處于效率點和節(jié)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(qū)工作。

　?、?合理確定工作載荷

　　傳統(tǒng)的工程機械設計，無論是對發(fā)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(jié)能，應當在全面分析作業(yè)機理、條件和工況的前提下，運用優(yōu)化設計、并行設計、試驗設計或有限元分析等現(xiàn)代設計方法，取代傳統(tǒng)的經驗法、類比法，精??合理地確定工作載荷。

　?、?盡量減少液壓系統(tǒng)流量和壓力損失

　　液壓系統(tǒng)回路設計合理與否對液壓工程機械節(jié)能影響很大。如，在調速回路設計中，應避免將節(jié)流閥設置在液壓系統(tǒng)的進油端(進油節(jié)流調速)。這樣會使系統(tǒng)油溫升高、效率急劇下降，甚至出現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)的能量浪費。

　　另外，在液壓回路的傳統(tǒng)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(tǒng)效率。

　　⑷ 建立能源回收系統(tǒng)

　　工程機械在行駛或作業(yè)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?？刹捎眯铍姵亍w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(tǒng)計數據表明，這樣的系統(tǒng)設計可減少能耗1/4。更簡易的節(jié)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(tǒng)的另一側，以達到節(jié)能的目的。

　　2、液壓元件的節(jié)能來源：

　　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(yōu)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(tài)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(jié)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(tǒng)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(yōu)化油管管路布設，都是減少液流阻力、提高系統(tǒng)效率的有效途徑。

　　3、其他節(jié)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(jié)能、減摩)能使運動摩擦表面的微觀凸起部分變軟、平滑?；蚴固砑觿┪接谀Σ粮北砻?，填平微觀凹陷部分，改善油膜狀態(tài)，降低摩擦力。節(jié)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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