杨政  哈威油液压技术（上海）有限公司副总经理

现代的工程机械仍存在大量的能量损失，需要在很长一段时间的技术发展中不断地进行优化，需要设计人员从阀点点滴滴的细节入手，将工程机械节能进行到底。

液压系统的高效节能控制一直以来都是工程机械追求的目标。其中，有一个重要的特点就是其“移动”性，即所谓的移动设备。那么对于一个移动设备其载重的吨位会受到限制，不可能无限制地扩展设备的驱动功率。随着工程机械的不断发展，各种移动设备的最大吨位极限不断地被突破。但是其设备的总功率又受到多种因素的影响，不可能无限制地增加，两者就相互成为矛盾。而在解决这一矛盾的问题上，由于液压系统的一个最大的特点就是具有高的功率密度，因此它成为解决这一问题首当其冲的利器。

德国HAWE液压公司已进入中国第十五个春秋，这十几年以来，HAWE公司一直致力于研究工程机械液压系统的液压解决方案，为混凝土机械、矿山机械、环卫机械、起重机械等众多领域提供了独有的解决方案。

图1  PSL型7系列比例多路阀

在这十几年中,HAWE公司的产品设计特别关注向液压系统的节能高效方向发展，而HAWE公司很多产品和设计理念可以被广大工程机械使用者所接受，其中一个很重要的原因就在于产品对于高效节能方面点点滴滴的细节追求。最近公司针对于工程起重机、旋挖钻等设备推出了一整套的节能解决方案，即：PSL型7系列比例多路阀，V30E型变量柱塞泵和PLVC型总线控制器。

产品实现节能并提高系统效率，需要我们首先研究液压系统的能量到底损失在何处。以下为公司针对能量损失对于产品设计提出相应的解决方案。

系统输入和输出功率不匹配产生的能量损失——HAWE公司最新推出的V30E型变量柱塞泵上增加了一个摆角传感器,它可以读到发动机的功率曲线数据。泵上有了摆角传感器，再根据发动机读出的转速信息，就可以知道泵此时的流量数据。在泵的出口增加压力传感器。这两个数据加上泵上的比例压力控制块和比例流量控制块构成一个闭环系统，而该系统另一方面可以根据人为控制信号的输入，如：电控手柄，在控制PSL型比例换向阀的同时调控泵的功率（即压力和流量）与之匹配。另一方面也可以根据设备采集的各种信息来控制泵的变化，如发动机的转速，起重设备起吊的力矩等。

管路中的能量损失——管路中的能量损失越大，液压系统的压力降的也就越多。但是从另一方面看，介质只要流动就会有损失和压降。损失压力越大效率就越低，但是在由于管路尺寸、管路材料、介质黏度等多项因素的限制下，不能降低系统压力损失，那么最佳的选择就是提高液压系统的工作压力。对于HAWE公司在工程机械中的产品，V30E系列泵和PSL型多路阀普遍可以达到420bar的工作。在某些对于整机设备轻量化要求比较高的情况下，不论泵还是阀，其工作压力都可以达到450bar。

图2  V30E型变量柱塞泵

泄漏产生的能量损失——换向滑阀阀芯与阀体之间为面密封，为了保证阀芯在阀体中运动的灵活性，必须有一定的泄漏量。对于不同的换向滑阀，其泄漏量的大小决定于阀芯和阀体间的加工精度。而对于HAWE公司的PSL型换向滑阀，由于高精机床设备的保障，该阀在200bar时的泄漏量只有20ml。这一点在业内也是罕见的。另一方面，对于液压泵，特别是对于负载反馈式变量泵，其控制块都会对于LS的反馈信号油进行一定量的泄漏，以保证系统的稳定性，而在这方面V30E型变量泵又将这一数据控制在了一个最小的范围：2～3L/min，可以让以负载反馈油路很小的压力油来精准地控制泵的摆角变化。

控制阀的能量损失——对于负载反馈式比例多路阀，其基本原理是通过节流油口（即换向阀芯）两侧的压差来保证流量的稳定性。该压差也是一种压力损失和能量损失，而这一损失又是无法避免的。不同厂家通过不同的方法将其降低，而对于HAWE公司的PSL型比例阀标准的设计压差仅为6bar。介质流过阀体会产生局部压力损失。从这方面讲HAWE公司的阀应该是弱势，从节能的角度上分析铸造阀体的油道要比加工阀体的油道压力损失更小。HAWE公司充分地利用了全钢阀体的高承压能力、可加工性以及卓越的加工能力，在最小的空间中设计出更多的功能，即HAWE公司一直倡导的模块化设计理念。通过减少各功能阀件之间内部油道的过油距离和降低控制油路的用油量，从而降低整个阀件的压力损失。

油液介质的能量损失——中国幅员辽阔，工程机械需要适应南方高温和北方的严寒，以北方的严寒为例，在最低温度可达-40℃的温度下工作，如果液压系统无法在低温下直接工作，还需要增加空调或辅助加热设备，这将极大地浪费能量。而HAWE公司的产品由于其阀体和阀芯使用的是同一材质，在温度变化时变形量基本相同，所以可以适应的环境温度更加的宽泛。其全系列产品皆可在-40℃低温下工作。

压力冲击产生的能量损失——降低压力冲击的有效方法或者说是最直接的方法就是缓冲，而缓冲的最有效的方法就是增加阻尼，但是对于工程机械来说太多太强的阻尼又降低了设备的响应速度，这是工程机械十分忌讳的问题。在这方面HAWE公司又设计了一种“单向节流背压阀”，用于平衡阀、比例多路阀和变量泵等对于液压系统需要较强减震的地方。该阻尼既兼顾了强阻尼降低压力冲击的效果，同时又考虑到压力的快速响应，使液压元件既可以识别真实的压力信号，又可以将不必要的干扰信号有效地进行过滤。