液压系统的节能

第19卷,总第110期《节能技术》Vol 19, Sum No 1102001年11月,第6期ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYNov.2001,No.6液压系统的节能(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)摘要:本文从液压泵,液压回路,液压控制等介绍了液压系统的节能技术,给出了提高液压系统效率的一些方法关键词:节能;液压系统;液压回路中图分类号:TE8文献标识码:A文章编号:1002-6339(2001)06-0034-02Energy saving in the hydraulic systemWANG Fei( School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)Abstract: This paper introduces the technologies of energy saving in the hydraulic system from hydraulic pumps, hydraulic source, hydraulic control and other parts, and shows some methods to improve the efficiency of the hydraulicKey words: energy saving: hydraulic system; hydraulic source液压系统在机械装置和设备中的应用十分广泛,但2液压系统的具体节能设计其效率向来不高,故提高液压系统的效率有十分重要的2.,1选择高效率的液压泵意义。液压系统在传递运动和动力过程中的无功损耗液压泵这个能量转换装置对液压系统的总效率影都变为热能,使系统温度升高,引起很多不良影响,例响很大,而效率的高低取决于它本身的结构设计。从节如:加速工作液的老化影响液压元件的使用寿命,诱发能的角度来看,应依次选择柱塞泵,螺杆泵,叶片泵,齿各种故障和降低系统的稳定性等。虽然,用冷却系统可轮泵,但泵的成本和其它性能也是需要考虑的流量变以克服部分缺点,但是冷却系统进一步增加系统的能化大是应选择双联泵,三联泵,多泵组合和选择变量泵,耗,增加系统的不稳定性,使液压系统更加复杂,提高成可根据实际情况和要求选择。本表1泵的类型和相关数据1问题的分析柱塞泵螺杆泵叶片泵齿轮泵液压系统的效率总效率0.75-0.85075~0.800.75~0.800.60~0.757=输人N2.2提高液压回路的效率改善提高液压回路效率,可以从两方面入手:1.合7-原动机的效率理选择液压源。2.合理选用控制元件。分别具体分析7-液压泵的效率如下:7a-液压执行器的效率2.2.1合理选择液压源7-液压回路摩擦效率液压系统有各种不同组合方式,例如:口、定量泵+7-液态油的压缩效率溢流阀。口、定量泵+压力匹配。口、变量泵+压力补-层流紊流效率偿阀。囗,功率匹配。四种方式的节能性能依次提高,由能量守恒可知,在输人功率一定的情况下,7越数字阀的开度和方向,从而控制变量缸的压力和方向,大,损耗的能量越少。回路中的紊流越少,过剩压力△P实现对斜盘倾角的控制,获得所需流量,是一种既无应奉这离流国统甲路擦系款.为:.类流力过r中国煤化工流压源。从理论上说,维护技术要求高故应流动的损失不匹配损失均是节能设计中须注意的方按实CNMHG面收稿日期2001-11-06修改稿日期2001-11-12作者简分数署8-),男,哈尔滨工业大学能源科学与工程学院级在读本科2.2.2合理选择控制元件2.3.3随着液压油黏度的降低,电力的消耗减小。降低压力损失主要通过合理控制元件和系统管路3其它节能措施规格及合理调整系统的压力来实现1采用蓄能器降低系统设备功率节能首先要选择效率较高的元件,两条途径是a:从工对于低压大流量的液压系统,一般采用大流量的液作原理上具有较高的效率,如电液侍服阀,比例阀。b:压泵,如果采用蓄能器来增加短时大流量,可以大大节提高阀的制造工艺减少油液在阀内的流通阻力如化省能量。即可用蓄能器实现辅助动力源快速运动动力学抛光。其次可以用阀的组合,即阀的集成来减少系源及系统保压要求等目的,减小功率消耗。另外,储能统的损耗,而且集成元件可以防止泄漏,降低流量损失器可以缓和冲击压力,吸收压力脉冲再次,对于某些短时或局部需要很高的压力且行程较短32利用液压系统回收节能措施或无行程保压的场合,可以采用增压或减压回路,避免例如工作末了有重物要落下,可以将下落势能存储采用高压泵或其他高压元件从而在非高压工作段引起于压力油箱中,在后续工作中以资利用。的压力过剩。第四,元件应该尽量避免行成素流有素33利用密封元件来防止内外泄漏流形成时,会引起很大的液体内部摩擦引起的内耗。系统的内外泄漏都会使液压容积系数下降,设备的23合理选择液压油的黏度工作效率降低,在高压、大流量的设备上,密封件的工作液压油作为液压传动的工质,它的黏度随温度,压就更加突出了。力,剪切速度等条件的变化而变化,对液压泵,动力装3.4利用节能功率的速度换接回路置,调节阀等的效率影响极大,为提高液压系统的总效在单泵供油速度换接回路中,液压泵的流量是按快率,要求液压油满足:速运动的速度选取的,为了提高生产率,快速运动的速a.温度变化时黏度变化小,以维持泵的效率基本度是比较高的,泵的流量因此比较大。但实际工作中,不变。b.压力变化时黏度上升少,以抑制管路压力大处流走,造成功率消耗很大,油温升高。可以采用变量泵,摩擦阻力增加,且对于剪切速度的变化利用粘度暂时它可以根据不同的需要而产生不同的流量没有多余的下降特性,以求减小压力损失。油液溢出,减少了功率的损失。2.3.1液压油黏度与液压泵效率的关系35采用抗压缩性能较好的液压油,使液压油中的气=m·v=(1-C·P/pn)(1+C+Ca·体尽量少36利用电子技术来完善系统的控制7m-液压泵的机械效率首先,利用传感器形成一个监控系统,来监视系统7-液压泵的容积效率的压力情况。经过AD转换器形成数字信号,输入到7-层泄漏系数计算机中,编写控制程序完成对系统情况的整体掌握以P-液压油压力及对信号的处理,形成实时控制信号,使液压泵以及相g-液压油动力粘度应的液压元件相应变化,力求能耗最小。例如:以一定泵转速地方式控制阀门的开合、方向,液压泵的流量、压力,从C,-压力产生的扭力系数而使过剩压力过剩流量最小,达到节能的目的。Cd-黏度产生的动力系数还可以以网络技术形成控制系统,达到远程控制上式可以看出,黏度在某定值时有极大值黏度再合理分配资源的目的,资源的合理分配就可以达到节能增大,泵就不得不做更多的功来克服油的黏性引起的内的目的摩擦力,黏度减小不断增大的容积间隙数占主导地位,4结论亦可引起泵效率的降低。(1)液压系统的效率是原动机效率,泵的总效率,执2.3.2管路压力损失与液压油黏度的关系行器的总效率和液压回路的总效率等之积液压系统的压力损失主要来自于:(1)液压油本身(2)当执行器和原动机一定时,如何降低回路的压的黏度;(2)液压油与管路的摩擦力;(3)管路内液流方力损失△P和流量损失△Q是节能设计中主要问题。向的改变。(3)利用液压泵的效率和液压油黏度关系,找出恰管路液压损失(按层流计)当的液压油以提高效率。△P=32W/D2×Pm/g=A×v2p/2g×L/D(4)液压油黏度升高,液压系统的压力损失增加,造V-管内平均流速成液压回路效率降低;同时随液压油黏度的升高,源动液压油的密度机的电力消耗增加,造成液压系统能耗损失增加。g-重力加速度(5)可采用蓄能器收回液压能,达到节能的目的L-相当于直管的长度(6)优化简化回路结构设计,避免紊流的产生,可以D-管内径及其变化提高效率U-液压油的运动黏度(7)提高液压控制元件的性能,防止漏油。λ-管路摩擦系中国煤化工优化资源配置。由上式易得:随液压油的黏度的下降,流动阻力减CNMHG献小,则管路压力损失减少,而且存在着线性关系,当液压液压与气动,2001,(5)力固定时,影响系统压力损失的主要是系统的流速,应2〕刘军营,李素玲,基于效率的节能系统设计[.液压与气动001,(6)减小管长,减小弯头并尽量采用较大的弯头角度,以减〔3〕张磊.实用液压技术300题M〕.北京:机械工业出版社,2000小液流方向的改变。4〕刘树道,成国真,液压元件手册(M].北京:机械工业出版社,冶金工业出版社,1999