前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的挖掘機節能技術應用及發展趨勢，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
挖掘機定型生產后，其整機相關傳動效率則隨之確定，這并不等于挖掘機挖掘作業的效率隨之確定，尤其自動化程度相對薄弱的國產挖掘機，其節油很大程度上依靠操作人員了解和運用節能技術，規范地使用挖掘機，從細節處發現挖掘機省油方法。本文介紹挖掘機節能技術，以期對挖掘機操作人員、機主及相關技術人員有所幫助。
1.節能功能
（1）自動怠速功能
挖掘機作業時會遇到等待作業、低負載作業等工況，可造成能源浪費。為此，挖掘機的發動機設計了等待時降低能耗的功能，使其在不工作、處于等待狀況超過數秒后，自動將發動機設置為怠速，以減小低負荷工況時的供油量。
（2）液壓泵減排功能
挖掘機等待作業時液壓系統主泵壓力降低，液壓系統或電控系統自動通過負流量、正流量等負載敏感系統，將液壓泵調整至最低排量狀態，以降低流量、減少燃油損耗。
（3）多種功率控制
由于不同工地或地域的土質不同，土壤堅硬程度存在較大差異。為了使挖掘機液壓系統輸出功率能夠隨土壤硬度的變化而變化，或隨挖掘功率的變化而變化，挖掘機制造者設計了4種功率模式，即標準模式（S）、重載模式（H）、輕載模式（L）和破碎模式（B），供操作人員作業時選用，以達到節能目的。國產挖掘機功率模式均是通過對發動機轉速、變量柱塞泵斜盤角度進行同步自動控制的，各廠家功率控制模式設置的發動機轉速范圍不同、柱塞泵斜盤角度也不同。國產挖掘機功率控制模式由操作人員根據經驗通過手動選擇，操作人員需了解其原理和操作特性。國外品牌挖掘機模式為自動控制，不需進行人為干預。
2.節能操作技術
（1）遵守操作規程
挖掘機操作人員應認真閱讀挖掘機隨機提供的《操作保養手冊》，按要求正確使用、及時維護保養挖掘機，避免違章操作。作業時密切關注挖掘機、作業現場、挖掘土質的狀況，遇有情況及時調整或停機。
（2）做好新機磨合工作
新挖掘機的磨合對其日后的使用性能關系密切，因此挖掘機的節能工作應從新挖掘機磨合期抓起。無論是發動機、液壓件還是運動機構的銷軸、軸承等，未經磨合直接進入額定負荷或超負荷作業，容易給挖掘機相關運動零部件表面造成損傷，會因磨合不到位而增加傳動內阻或油液內漏，導致挖掘機傳動效率下降、發生早期故障，帶來不必要的經濟損失。因此，新挖掘機在最初的30h內工作載荷應小于或等于額定載荷的50%，相當于每鏟挖掘半斗土作業。工作到30～100h期間，載荷應小于或等于額定載荷的75%,相當于作業時每鏟挖掘大半斗土。100h以內發動機轉速應控制在額定轉速的90%。
（3）控制發動機轉速
發動機燃油消耗率由其技術性能決定，無法控制，但發動機實際耗油量與轉速及負荷（輸出扭矩）成正比。顯然，控制好轉速及負荷可使發動機節能。盡量調低發動機轉速建議操作人員根據作業工況、土壤性質等實際情況選擇發動機轉速，以滿足正常作業為先提條件，通過油門旋紐盡量調低發動機轉速，使其低至不可再低的程度為最佳，即可達到節省柴油之目的。避免長時間自動怠速挖掘機在非作業狀態時，雖然能迅速實現發動機由高速自動轉變為怠速；即使轉速再低，發動機、液壓泵也會同時存在能量消耗；因此怠速時間應控制在5min以內，否則應將發動機關閉。怠速時間過長還容易導致發動機活塞過熱。挖掘機作業時若發動機出現轉速忽高忽低現象時，應及時調整挖掘方法，避免頻繁出現轉速波動，否則容易造成發動機早期磨損和增加燃油消耗。
（4）正確選擇功率模式
挖掘機在額定負荷下作業的時間是有限的，由于挖掘機操作人員的作業方式存在較大差異，其負荷率范圍變化較大，一般為40%～70%。大量試驗數據證明，挖掘機平均負荷率不到60%，大多數工況為低負荷工作。因此挖掘機作業時應采用標準模式（S）或輕載模式（L），以降低發動機油耗，該方法是節能省油最有效的途徑。國產挖掘機在作業過程中，功率模式不能自動轉換。以徐工挖掘機為例，2016年4月之前產品，其功率模式通過操作監測儀表選定，所對應的發動機轉速通過油門旋鈕手動調整控制在一定范圍。因此，不同的操作人員在相同作業工況時所選擇的功率模式會存在差異。2016年4月之后的產品，功率模式轉換可直接通過調整油門旋鈕10個擋位的變換來實現，即1～5擋為輕載模式（L）、6～8擋為標準模式（S）、9～10擋為重載模式（H），這樣使模式選擇比較直觀、簡單。操作人員應當根據施工現場土質和溝槽深度，設定功率模式是L或S還是H，從而正確地選擇出相應功率模式。土質松軟、溝槽較淺時應選擇L模式，一般土質應選擇S模式，選擇完成后進行試挖，觀察動臂、斗桿動作速度，以斗桿接觸土壤后速度略感減速、隨即迅速加快為宜。若加速過慢，應調整功率模式，避免出現“小馬拉大車”、挖不動硬挖式的無效作業，或“大馬拉小車”“多余浪費”式的操作。功率模式的選擇均是通過操作人員選擇和確定的，選擇準確與否取決于操作人員的挖掘經驗和操作人員操作時對挖機是否費力的感知。正確地選擇功率模式，可節省出十分可觀的燃料費。功率模式的選擇并不復雜，只要操作人員對作業細心感受、勤于動手調整，幾乎所有操作人員都能做到得心應手。
（5）減少不必要負荷
在冬季停止使用空調的季節，應將空調膠帶拆下，否則膠帶及膠帶輪的轉動會消耗發動機功率，其消耗功率為膠帶輪質量、半徑和轉速乘積，約為幾十瓦。由于一些地區冬季停用時間較長，應注意妥善保管好膠帶，不得將膠帶扭曲、打折后長時間放置。另外，壓縮機長時間停止運轉會造成潤滑不良，建議每隔1～2個月安裝1次膠帶，使壓縮機運轉后再拆掉。這樣即可節能、又兼顧了對制冷系統的維護。
（6）適時修理
隨著挖掘機使用時間的延長，其各個單元的工作效率會逐漸下降。合理的維護保養，雖然可提高挖掘機的使用及壽命，但是其效率會大幅度下降，使燃油開支逐漸增大。應及時對發動機、液壓泵、主閥、液壓缸、馬達進行修理，使其恢復最佳的使用性能和節油效率。
3.節能技術發展趨勢
依靠操作人員的控制能力使挖掘機提高效率、降低油耗，取得的節油效果是有限的，提高發動機、液壓系統泵、閥、液壓缸及馬達的效率也已接近極限，挖掘機制造者及零部件技術人員期待依靠人工智能技術，使挖掘機更加節能。當前挖掘機開發人員重點關注以下7個方面節能技術。
（1）切削角自動控制
操作人員操縱挖掘機進行最初階段的幾次“試挖掘”作業循環中，挖掘機要能夠感應土壤性質，使其鏟斗能夠自動確定與土壤性質相適應的“最佳”切削角。在繼續挖掘時，鏟斗能夠處于“最佳”姿態，并實現挖掘的厚度與長度處于最佳匹配，鏟斗挖滿土后盡量減少土壤撒落。
（2）載荷自動控制
挖掘機無論采用那種挖掘模式，每次挖掘若遇到較大阻力時，應能自動減小切削角，實現降低挖掘阻力的自動控制，并實現鏟斗挖掘速度與土壤崩裂速度基本吻合的自動控制。
（3）最小阻力自動調整
挖掘機屬于周期性作業，應具備對每次作業循環挖掘阻力進行比較和最小阻力的記憶功能，以便實現每次作業循環重復性動作時，始終處于最小挖掘阻力狀態。
（4）工作模式自動切換
根據挖掘機作業中土壤性質的變化，挖掘機工作模式應能實現最恰當、最合理的自動切換。
（5）鏟斗自動保持水平
被挖土壤離開挖掘面，工作裝置開始提升的同時，回轉直至卸土之前這個階段的操作，應能自動控制，確保鏟斗處于“水平”狀態，回轉回轉動作的啟動、制動及加速度的應自動控制。
（6）卸料自動控制
卸土操作時，應能實現“土卸盡”即停止鏟斗上翻操作的自動控制，使粘連在鏟斗內的黏土在鏟斗上翻時快速卸盡且不得卸料過快，以免所卸的土石方砸壞運輸車輛。還應避免挖掘機卸料時前仰后合，使挖掘機嚴重晃動，影響挖掘機舒適度。
（7）自動阻止強行操作
能夠自動阻止或停止挖掘機挖不動硬挖或走不動仍強迫行走的錯誤操作，提示操作人員并給出符合實際工況的正確處理方法。上述人工智能的節能技術，可為挖掘機實現全自動操作打下堅實的基礎。
作者:閻子庚 李春生