随着国民经济的高速发展，工程机械作为国家基础建设的基本装备，其市场需求越来越大，而大量工程机械所消耗的资源、排放的污染物对环境产生了难以估计的负荷。为实现可持续发展，人们环保意识的日益增强，开发研制环保节能型产品现已成为工程机械发展的趋势。目前，业内对于工程机械环保节能技术的研究，主要有混合动力技术、纯水液压传动技术和环保材料应用等3个方面。

 

　　一、混合动力技术

 

　　鉴于混合动力技术在汽车上的成功应用，近年来国外各著名工程机械生产厂家普遍将研究开发方向转向了混合动力技术，混合动力技术已成为工程机械节能降耗、降低排放的的重要研究方向之一。应用于工程机械上的混合动力系统结构主要有串联式和并联式两种。

 

　　1.串联式：由发动机、发电机、电动机和外载四部分组成，用串联方式组成动力单元。发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到储能装置或电动机，发动机不直接驱动外载。只有电动机驱动外载，当驱动电能有多余时可储存在储能装置中，当驱动电能不足时储能装置释放电能，协助发电机供电共同驱动外载。另外当外载制动时，可反向带动电动机旋转发电，实现能量回收，将电能储存于储能装置中。串联式结构的优点是发动机与外载之间无机械连接，布置灵活、控制简单，发动机工作不易受到工况的影响，缺点是只有电动机驱动模式，发动机和电动机都要具有系统所需的全功率，其装机功率大、体积和重量较大。工作时能量必须经过机械能——电能——机械能两次转换，效率较低，油耗降低效果不明显。

 

　　2.并联式：发动机和电动机通过机械连接以并联方式驱动外载，在不同工况下既可以共同驱动又可以单独驱动外载。一般发动机驱动为主要模式，电动机驱动为辅助模式。由于发动机和电动机可以功率叠加共同驱动，因此可以采用功率小的发动机和电动机，减小装机功率，使整个动力总成的尺寸较小、重量较轻，价格较低。共同驱动模式下，发动机输出功率驱动外载时，多余的机械能可通过发电机发电储能；当动力不足时，储存电能又能通过电动机补充供能。由于有发动机直接驱动模式，减少了能量转换环节，因此并联系统效率较高，节能效果较好。但并联式混合动力系统发动机、电机和外载之间通过机械相连接，结构设计布置较困难，控制方式较复杂。

 

　　在施工过程中，工程机械具有工况复杂、负载变化剧烈、工作环境恶劣等特点，采用混合动力驱动方式，对其动力系统及主要部件提出了更高的要求，控制系统的架构将大大改变，机器的操控性也更加复杂。如何针对工程机械自身特点，开展混合动力系统的参数优化匹配、控制策略、能量回收技术以及提高可靠性和操控性等关键技术的研究，是今后工程机械混合动力技术发展与应用的重点所在。

 

　　二、纯水液压传动技术

 

　　纯水液压传动是指以纯水（不含添加剂，包括淡水和海水）为工作介质的液压传动技术，是现代液压研究领域的前沿主流方向之一。在纯水液压传动发展的20多年中，人们逐步发现了纯水液压传动的很多优点，但作为一项新兴的技术，也存在很多不足和缺点。

 

　　1.主要优点：价格低廉，资源丰富，特别是对大型液压系统来说，可以节省大量燃油，经济效益可观；阻燃性能好，安全性高，可在高温环境下工作，拓宽了液压系统的应用领域，特别是在高温明火场合更显示出其优越性；压缩系数小，可以补偿一部分由于泄露增加而造成的容积损失，使得控制系统的执行器精度更高；环保性好，工作时的泄露不会产生污染，特别适合于食品、制药、制漆、木材加工、家具制造等行业；在水下作业时，可以省去回油管道、水箱等，使系统简化；维修方便，工作介质中的杂质易处理。

 

　　2.主要缺点：粘度低，加大了密封间隙中的流体流速，对较软的金属容易产生拉丝腐蚀，从而使泄漏加剧，对于水压泵来说，容积效率会降低；腐蚀性，容易使材料表面脆化，受损的表面组织脱落，加速表面磨损，而且水的PH值、硬度也会对系统和元件产生不良影响；润滑性差，纯水产生的润滑薄膜只有矿物基液压油产生的1/3—1/20，液压元件无法实现润滑，高压时很容易造成相对运动表面的直接接触，使磨损加剧，液压元件的寿命缩短；气蚀性，纯水饱和汽化压力比液压油高出很多倍，汽化压力随着温度的升高上升很快，随着压力的升高，水中的杂质会使材料表面产生物理和化学反应，极易产生气蚀现象；噪声，纯水液压传动噪声大容易产生水击，从而引起系统的振动和噪声等。

 

　　针对纯水的物理和化学特性所带来的问题，纯水液压传动的研究内容主要包括：工作介质性能的分析、研究和改善；针对工作介质的特点，研究和开发新材料；基于新材料，进行水压元件的理论设计和开发；进行系统分析，包括传动技术和控制技术的研究。随着现代技术的飞速发展，其不足逐渐得到很好的解决，纯水液压传动在不远的将来也将应用到液压工程机械上。

 

　　三、环保材料应用

 

　　1.采用能够再循环利用材料。在工程机械产品设计之初，就对产品的组成材料类型进行分析计算，考虑产品的可回收性、可拆卸性和再循环利用性，并对零部件分类，确定其可再循环利用比率，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构。在产品全寿命周期内，完成实现产品再循环利用，可回收的零部件进行拆卸和清洗，并加以必要的修复，使零部件的尺寸和性能得以恢复和重新利用。

 

　　2.采用低环境负荷材料。工程机械零部件设计应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

 

　　3.采用长寿命、轻重量的设计。通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

 

　　参考文献：

 

　　李伟雄、黄宗益.混合动力在工程机械中的应用[J].建筑机械化，2010年04期

 

　　张康智、柴光远.纯水液压传动技术研究展望[J].起重运输机械，2006年05期

 

　　李春萍、龙泽.环保节能工程机械产品的设计与趋势[J].品牌与标准化，2011年06期