現(xiàn)代工程機械的需求和品種與日俱增，特別是挖掘機和裝載機等設備在傳統(tǒng)機型和基型產(chǎn)品基礎上，配以破碎錘、液壓剪、液壓夯、液壓抓手、液壓鉆、液壓篩、液壓鋸、液壓吊、液壓掃具等輔具, 衍生出許多復合功能的變型產(chǎn)品。由于液壓技術具有功率重量比大、配置柔性大、動力傳輸和控制方便等特點，因而被各類工程機械廣泛應用，全液壓工程機械大量出現(xiàn)，現(xiàn)在要找出一種不采用任何液壓元器件的工程機械已非易事。

然而，與工業(yè)生產(chǎn)液壓設備相比，工程機械具有工作環(huán)境惡劣、高速重載、能耗大、維護條件差并受到環(huán)境保護、自重和安裝空間限制等工況特點，所以對液壓系統(tǒng)在環(huán)境適應性和工作可靠性、能耗和經(jīng)濟性、環(huán)境友好性、舒適安全性、配置組合柔性和故障監(jiān)控等多方面都具有較高要求。圍繞上述要求，工程機械液壓傳動與控制技術依托現(xiàn)代微電子及計算機技術、傳感器技術、故障監(jiān)控與診斷技術、現(xiàn)代設計理論與方法和先進制造技術，取得了如圖1所示的顯著進展。

1 環(huán)境適應性和工作可靠性

工程機械經(jīng)常工作在濕熱、塵埃、泥水飛濺、低溫或高溫和強光輻射等十分惡劣的環(huán)境中，要求液壓介質和元件能夠在惡劣環(huán)境下長期可靠地工作。為此，除了采用傳統(tǒng)防護技術外，研制出了元件自濾技術、新型過濾器、新材質液壓缸等。

如小松礦業(yè)系統(tǒng)公司（Komatsu Mining System Co.）在其新款PC1800－6型履帶式挖掘機的液壓系統(tǒng)主泵排油口設置了高壓過濾器以防污物堵塞引起液壓系統(tǒng)故障；通過液壓缸上安裝金屬防護圈，以防污物帶進缸內(nèi)并防止泥水和光輻射對液壓缸的侵蝕而縮短其壽命；該公司還自行開發(fā)了一種新型復合結構的回油過濾器(濾芯直徑25%為高性能玻璃介質，其余為高密度紙)，與純紙過濾器相比，此種過濾器過濾精度較高，使用壽命較長，過濾器清洗時間間隔可從250 h延長到了500 h，可使液壓油的壽命從2 000 h延長到5 000 h。

為了防止污物進入系統(tǒng)影響工作可靠性，專家們建議在工程機械液壓系統(tǒng)的油箱隔板上加裝過濾網(wǎng)以除去回油過濾器未濾去的雜質；另外在油箱中設置電磁鐵來吸附鐵屑。為了提高液壓泵的壽命，有些液壓系統(tǒng)采用了充氣加壓油箱來改善泵的吸油條件，以防氣穴的發(fā)生。目前，有三種常用的充氣方法可供參考：①使用機器壓氣系統(tǒng)提供的壓縮空氣；②依靠液體熱膨脹使液面之上的空氣增壓；③利用發(fā)動機換氣泵的壓縮空氣。

德國L&&S（Lingk && Sturzebecher）公司為包括礦山采掘業(yè)在內(nèi)的各類液壓設備研制出碳纖維強化塑料 CFRP材質缸筒的空心活塞液壓缸。此種液壓缸不僅重量輕，而且耐腐蝕，已在歐洲航空工業(yè)和南非采礦業(yè)的各種嚴酷環(huán)境中得到了成功應用?，F(xiàn)在德國Cottbus工業(yè)大學正在分別按德國工業(yè)標準DIN 4125 和DIN 4128對這種液壓缸進行適應性和耐久性試驗研究。

2 負載能力和效率

2．1 提高負載能力

為了提高工程機械的負載能力，直接的方法是提高其液壓系統(tǒng)工作壓力、流量和功率。目前，國際上先進的工程機械產(chǎn)品的額定壓力大都在30 MPa以上，并且隨著材料科學技術的進步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術方向發(fā)展的趨勢；流量通常在每分鐘數(shù)百升；功率在數(shù)百千瓦以上。如德國Orensttein && Koppe制造的目前世界上首臺最大的RH400型全液壓挖掘機，鏟斗容量達42 m3, 液壓油源為18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達10 200 L/min；原動機為2臺QSK60柴油發(fā)動機，總功率高達2 014 kW。

由于工程機械多為行走設備，提高負載能力受到自重和安裝空間的限制。為此，要求系統(tǒng)的組成元件在滿足工作要求的前提下具有較高的力重量比（Strength-to-Weight），即出力大而重量輕、尺寸小。液壓系統(tǒng)特別是執(zhí)行元件（缸和馬達）的減重，對工程機械減重及負載能力和工效的提高起著重要作用。而缸筒在液壓缸總重量中占有較高百分比，尤其是隨著行程的增加，缸筒占整個缸總重量的百分比將增大，有時竟高達75%，所以液壓缸減重主要是缸筒減重。例如采用上面提及的碳纖維強化塑料（CFRP）材質缸筒的空心活塞液壓缸，由于具有較高的強度和韌性，可承受高達70 MPa的工作壓力。因為缸的活塞為空心的，所以缸的總重量比同規(guī)格鋼質液壓缸減輕65%。將此種液壓缸用于輪式挖掘機則比采用鋼質缸時提高工效20%。

另外，有關研究表明，工程機械液壓系統(tǒng)的油箱容量取值應為工業(yè)設備液壓系統(tǒng)油箱的1/3，這是一個既能保證系統(tǒng)充分循環(huán)要求又較小的合理尺寸。

2．2 效率和節(jié)能

現(xiàn)代工程機械多采用內(nèi)燃機做原動機,工作負載變化頻繁且幅度大，提高系統(tǒng)效率實現(xiàn)節(jié)能的主要途徑主要是,通過電液控制等手段實現(xiàn)負載和原動機之間的最佳匹配。目前以變量泵和定差壓力控制為基礎的負載傳感液壓系統(tǒng)已被廣泛使用。例如前文提及的小松公司的PC1800－6型履帶式挖掘機的中開式負載傳感液壓系統(tǒng)具有DH、H和G三種不同運行模式：DH模式（額定轉矩的100%）適用于重載工作；H模式（額定轉矩的95%）適用于一般挖掘和操縱；G模式（額定轉矩的83%）適用于平地作業(yè)和操縱。美國國際采礦技術設備公司(MTI''S) 在狹窄通道作業(yè)的輪式礦山搬運堆碼（Load Haul Dump）設備上采用了負載傳感液壓系統(tǒng)，變量泵在機器無負載（執(zhí)行元件不動作）時僅維持較低壓力和極少的流量實現(xiàn)自動卸荷；有負載時變量泵的輸出壓力和輸出流量趨近負載壓力和負載流量，減小了壓力過剩和流量過剩，實現(xiàn)了泵的輸出功率與負載功率相適應，因而系統(tǒng)效率很高，節(jié)能效果顯著。MTI''S提供的研究資料表明，負載傳感液壓系統(tǒng)比定量泵系統(tǒng)可節(jié)能近65%。

工程機械采用內(nèi)燃發(fā)動機作為原動機，而其轉矩－速度特性與電動機有著很大不同