引言:
工程机械作为现代建设中不可或缺的重要装备，其性能对工程施工的效率和质量有着直接的影响。在工程机械的动力传动方面，液压传动技术因其优越的特性被广泛应用。然而，目前在液压传动方面仍存在性能问题，例如动力损失、响应速度慢等，影响工程机械的工作效率和可靠性。因此，针对基于液压传动的工程机械的性能改进进行研究具有重要意义。
1.工程机械液压传动性能问题分析
1.1液压系统能效低下
液压系统能效低下是导致动力损失的主要原因之一。液压系统中的液压泵、液压马达和液压阀等元件在能量转换过程中存在能量损失，例如泄漏、摩擦和流动损失等。摩擦损失是由于液压元件间的摩擦而产生的能量损耗，例如活塞与缸体的摩擦。泄漏损失是由于密封不完全或管路连接松动等原因导致液压介质泄漏，从而造成能量损失。此外，由于液压系统中能量传递的复杂性，也会导致能量转换的不完全，进而降低了系统的能效。液压系统中的流体压力损失和流体温度升高也会导致能效降低。在液压系统中，流体在被压缩和释放过程中会产生热量。如果无法有效地将热量散发出去，流体温度会不断升高，导致能量损失和能效降低。高温会影响流体的黏度和润滑性能，增加流体泄漏和密封失效的风险，甚至损坏系统中的元件。液压系统能效低下带来了多方面影响,首先能源消耗增加导致了生产成本的提高，同时也加剧了对能源资源的需求压力。其次，由于能效低下引起的热量和噪音等问题，对工作环境和设备寿命也会造成一定程度的影响。
1.2液压传动损失
液压传动损失主要由摩擦损失、泄漏损失、压力降损失和流体温升引起。首先，摩擦损失是液压传动中常见的能量损失形式之一。液压系统中的活塞、缸体、阀门和密封件等运动部件之间存在接触面摩擦，产生能量损失。为减少摩擦损失，可采用优化表面处理技术，减小摩擦系数，并选用高质量润滑剂来降低摩擦阻力。其次，泄漏损失也是液压系统中常见的能量损失的重要原因。泄漏发生在管道接头、阀门和密封件等处的不完全密封部位。这种泄漏不仅浪费能量，还降低系统的响应速度和稳定性。为减小泄漏损失，需选择高质量密封件和紧固装置，并定期检查和维护液压系统，及时更换老化或磨损的密封件。第三，压力降损失。流体在通过管道、阀门和液压元件时会受到阻力从而产生压力降,这种压力降会导致能量损失，影响液压系统的工作效率和输出能力。为减小压力降损失，可合理设计液压管道的布局和直径，选择低阻力的液压元件，并定期清洗和检查管道内部，防止堵塞和积垢等现象。最后流体温升也是液压传动中的一个重要问题,由于能量转换过程中存在能量损失，流体温度会升高。流体温升会引起黏度变化、润滑性能下降，进而影响系统的工作稳定性和寿命。为控制流体温升，可以采取散热措施，如增加散热器的表面积、优化散热系统的设计，并选择适当的液压介质和添加剂来提高其抗热性能和润滑性能。
2.基于液压传动的工程机械的性能改进
2.1液压系统优化
为了解决动力损失问题，液压系统的优化是至关重要。液压系统参数设计是其中的关键一环。首先，在液压系统的设计阶段，需要进行全面的系统分析和合理的元件选择。根据实际需求和工作条件，确定合适的液压元件类型、规格和布局。在选择液压泵、马达、阀门和执行器等关键元件时，应考虑其工作压力、流量和效率等参数，并与系统要求相匹配。此外，还应注意选用优质的密封件和紧固装置，以减少泄漏损失。其次，在液压系统的使用过程中，定期检查和维护是非常重要的。及时更换老化或磨损的密封件和滤芯，清洗管道内部，保持系统的正常运行状态。定期检查液压油的质量和温度，确保其符合要求，并及时添加或更换液压油。同时，注意监测液压系统的压力、流量和温度等参数，及时调整和修正系统参数，以保持系统的最佳工作状态。
2.2传动部件设计改进
传动部件设计的改进对于提高工程机械的性能较关键，此部分中可借助结构优化、减少传动间隙和摩擦等方式来提高传动效率和精度。同时，优化传动部件的材料选择和加工工艺，提高零部件的强度和耐磨性，也可有效提高工程机械的可靠性和寿命。首先，需要综合考虑传动比、扭矩传递能力和转速要求等因素。合理选择传动方式，如齿轮传动、链传动或带传动，根据实际需求确定合适的参数。同时，通过使用现代设计软件和仿真工具，进行强度和耐久性分析，确保传动部件在各种工况下都能够正常运行。其次，在材料选择方面，需要选用高强度、耐磨损和耐腐蚀的材料。选择适合的材料，钢、铸铁、铝合金等。此外，还可以采用表面处理技术，如渗碳、氮化和硬质涂层等，提高传动部件的表面硬度和耐磨性。另外，在制造工艺方面，可以优化传动部件的加工和装配过程。精确的加工工艺可以提高传动部件的尺寸精度和表面质量，减少运动中的摩擦和能量损失。合理的装配工艺可以确保各个部件的配合间隙和预紧力符合要求，提高传动系统的传递效率和稳定性。此外，还可以采用先进的润滑和密封技术，以减少摩擦和磨损。
2.3控制策略改进
控制策略的改进可以有效提升工程机械的性能。在控制系统的优化设计方面，可以采用先进的控制算法和技术，提高系统的控制精度和响应速度。智能控制技术的应用也是一种重要的改进方式，例如采用传感器和反馈系统实时监测和调整液压系统的工作状态，以实现自动化控制和优化性能。在液压传动系统中，控制策略起着至关重要的作用。针对液压传动系统中的特定问题和需求，可以采用多种控制算法进行改进。例如，PID控制算法是常用的一种控制方法，通过调节比例、积分和微分参数来实现对液压传动系统的精确控制。另外，模糊控制和神经网络控制等现代控制方法也可以应用于液压传动控制中，通过学习和适应性调整来提高系统的性能和鲁棒性。在传感器和执行器选择方面，液压传动系统需要选择具有高精度和快速响应的传感器，并确保其与控制系统的兼容性。位移传感器可以用于检测液压缸的位置，压力传感器可以用于监测液压系统中的压力变化，温度传感器可以用于实时监测液压油的温度等。同时，在选择执行器时，需要考虑其承载能力、精度和响应速度，以确保液压传动系统的准确性和效率。
3.结语
基于液压传动的工程机械的性能改进是提高工程施工效率和质量的重要途径。本文通过分析工程机械液压传动的性能问题，如动力损失和响应速度慢等，提出了改进工程机械性能的关键技术。液压系统优化包括参数设计和元件选型优化，可以提高系统的能效和传动效率。传动部件设计改进涉及结构优化、材料和加工工艺改进，可提高传动的可靠性和耐久性。控制策略改进则包括控制系统的优化设计和智能控制技术的应用，可以提高机械的响应速度和精度。
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作者简介：孙海燕，女，1973.3，河南济源，汉，硕士，教授，研究方向：装备制造