液壓系統的節能

第19卷,總第110期《節能技術(shù)》Vol 19, Sum No 1102001年11月,第6期ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYNov.2001,No.6液壓系統的節能(哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱150001)摘要:本文從液壓泵,液壓回路,液壓控制等介紹了液壓系統的節能技術(shù),給出了提高液壓系統效率的一些方法關(guān)鍵詞:節能;液壓系統;液壓回路中圖分類(lèi)號:TE8文獻標識碼:A文章編號: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液壓系統在機械裝置和設備中的應用十分廣泛,但2液壓系統的具體節能設計其效率向來(lái)不高,故提高液壓系統的效率有十分重要的2.,1選擇高效率的液壓泵意義。液壓系統在傳遞運動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中的無(wú)功損耗液壓泵這個(gè)能量轉換裝置對液壓系統的總效率影都變?yōu)闊崮?使系統溫度升高,引起很多不良影響,例響很大,而效率的高低取決于它本身的結構設計。從節如:加速工作液的老化影響液壓元件的使用壽命,誘發(fā)能的角度來(lái)看,應依次選擇柱塞泵,螺桿泵,葉片泵,齒各種故障和降低系統的穩定性等。雖然,用冷卻系統可輪泵,但泵的成本和其它性能也是需要考慮的流量變以克服部分缺點(diǎn),但是冷卻系統進(jìn)一步增加系統的能化大是應選擇雙聯(lián)泵,三聯(lián)泵,多泵組合和選擇變量泵,耗,增加系統的不穩定性,使液壓系統更加復雜,提高成可根據實(shí)際情況和要求選擇。本表1泵的類(lèi)型和相關(guān)數據1問(wèn)題的分析柱塞泵螺桿泵葉片泵齒輪泵液壓系統的效率總效率0.75-0.85075~0.800.75~0.800.60~0.757=輸人N2.2提高液壓回路的效率改善提高液壓回路效率,可以從兩方面入手:1.合7-原動(dòng)機的效率理選擇液壓源。2.合理選用控制元件。分別具體分析7-液壓泵的效率如下:7a-液壓執行器的效率2.2.1合理選擇液壓源7-液壓回路摩擦效率液壓系統有各種不同組合方式,例如:口、定量泵+7-液態(tài)油的壓縮效率溢流閥?？?、定量泵+壓力匹配?？?、變量泵+壓力補-層流紊流效率償閥。囗,功率匹配。四種方式的節能性能依次提高,由能量守恒可知,在輸人功率一定的情況下,7越數字閥的開(kāi)度和方向,從而控制變量缸的壓力和方向,大,損耗的能量越少?；芈分械奈闪髟缴?過(guò)剩壓力△P實(shí)現對斜盤(pán)傾角的控制,獲得所需流量,是一種既無(wú)應奉這離流國統甲路擦系款.為:.類(lèi)流力過(guò)r中國煤化工流壓源。從理論上說(shuō),維護技術(shù)要求高故應流動(dòng)的損失不匹配損失均是節能設計中須注意的方按實(shí)CNMHG面收稿日期2001-11-06修改稿日期2001-11-12作者簡(jiǎn)分數署8-),男,哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院級在讀本科2.2.2合理選擇控制元件2.3.3隨著(zhù)液壓油黏度的降低,電力的消耗減小。降低壓力損失主要通過(guò)合理控制元件和系統管路3其它節能措施規格及合理調整系統的壓力來(lái)實(shí)現1采用蓄能器降低系統設備功率節能首先要選擇效率較高的元件,兩條途徑是a:從工對于低壓大流量的液壓系統,一般采用大流量的液作原理上具有較高的效率,如電液侍服閥,比例閥。b:壓泵,如果采用蓄能器來(lái)增加短時(shí)大流量,可以大大節提高閥的制造工藝減少油液在閥內的流通阻力如化省能量。即可用蓄能器實(shí)現輔助動(dòng)力源快速運動(dòng)動(dòng)力學(xué)拋光。其次可以用閥的組合,即閥的集成來(lái)減少系源及系統保壓要求等目的,減小功率消耗。另外,儲能統的損耗,而且集成元件可以防止泄漏,降低流量損失器可以緩和沖擊壓力,吸收壓力脈沖再次,對于某些短時(shí)或局部需要很高的壓力且行程較短32利用液壓系統回收節能措施或無(wú)行程保壓的場(chǎng)合,可以采用增壓或減壓回路,避免例如工作末了有重物要落下,可以將下落勢能存儲采用高壓泵或其他高壓元件從而在非高壓工作段引起于壓力油箱中,在后續工作中以資利用。的壓力過(guò)剩。第四,元件應該盡量避免行成素流有素33利用密封元件來(lái)防止內外泄漏流形成時(shí),會(huì )引起很大的液體內部摩擦引起的內耗。系統的內外泄漏都會(huì )使液壓容積系數下降,設備的23合理選擇液壓油的黏度工作效率降低,在高壓、大流量的設備上,密封件的工作液壓油作為液壓傳動(dòng)的工質(zhì),它的黏度隨溫度,壓就更加突出了。力,剪切速度等條件的變化而變化,對液壓泵,動(dòng)力裝3.4利用節能功率的速度換接回路置,調節閥等的效率影響極大,為提高液壓系統的總效在單泵供油速度換接回路中,液壓泵的流量是按快率,要求液壓油滿(mǎn)足:速運動(dòng)的速度選取的,為了提高生產(chǎn)率,快速運動(dòng)的速a.溫度變化時(shí)黏度變化小,以維持泵的效率基本度是比較高的,泵的流量因此比較大。但實(shí)際工作中,不變。b.壓力變化時(shí)黏度上升少,以抑制管路壓力大處流走,造成功率消耗很大,油溫升高?？梢圆捎米兞勘?摩擦阻力增加,且對于剪切速度的變化利用粘度暫時(shí)它可以根據不同的需要而產(chǎn)生不同的流量沒(méi)有多余的下降特性,以求減小壓力損失。油液溢出,減少了功率的損失。2.3.1液壓油黏度與液壓泵效率的關(guān)系35采用抗壓縮性能較好的液壓油,使液壓油中的氣=m·v=(1-C·P/pn)(1+C+Ca·體盡量少36利用電子技術(shù)來(lái)完善系統的控制7m-液壓泵的機械效率首先,利用傳感器形成一個(gè)監控系統,來(lái)監視系統7-液壓泵的容積效率的壓力情況。經(jīng)過(guò)AD轉換器形成數字信號,輸入到7-層泄漏系數計算機中,編寫(xiě)控制程序完成對系統情況的整體掌握以P-液壓油壓力及對信號的處理,形成實(shí)時(shí)控制信號,使液壓泵以及相g-液壓油動(dòng)力粘度應的液壓元件相應變化,力求能耗最小。例如:以一定泵轉速地方式控制閥門(mén)的開(kāi)合、方向,液壓泵的流量、壓力,從C,-壓力產(chǎn)生的扭力系數而使過(guò)剩壓力過(guò)剩流量最小,達到節能的目的。Cd-黏度產(chǎn)生的動(dòng)力系數還可以以網(wǎng)絡(luò )技術(shù)形成控制系統,達到遠程控制上式可以看出,黏度在某定值時(shí)有極大值黏度再合理分配資源的目的,資源的合理分配就可以達到節能增大,泵就不得不做更多的功來(lái)克服油的黏性引起的內的目的摩擦力,黏度減小不斷增大的容積間隙數占主導地位,4結論亦可引起泵效率的降低。(1)液壓系統的效率是原動(dòng)機效率,泵的總效率,執2.3.2管路壓力損失與液壓油黏度的關(guān)系行器的總效率和液壓回路的總效率等之積液壓系統的壓力損失主要來(lái)自于:(1)液壓油本身(2)當執行器和原動(dòng)機一定時(shí),如何降低回路的壓的黏度;(2)液壓油與管路的摩擦力;(3)管路內液流方力損失△P和流量損失△Q是節能設計中主要問(wèn)題。向的改變。(3)利用液壓泵的效率和液壓油黏度關(guān)系,找出恰管路液壓損失(按層流計)當的液壓油以提高效率?！鱌=32W/D2×Pm/g=A×v2p/2g×L/D(4)液壓油黏度升高,液壓系統的壓力損失增加,造V-管內平均流速成液壓回路效率降低;同時(shí)隨液壓油黏度的升高,源動(dòng)液壓油的密度機的電力消耗增加,造成液壓系統能耗損失增加。g-重力加速度(5)可采用蓄能器收回液壓能,達到節能的目的L-相當于直管的長(cháng)度(6)優(yōu)化簡(jiǎn)化回路結構設計,避免紊流的產(chǎn)生,可以D-管內徑及其變化提高效率U-液壓油的運動(dòng)黏度(7)提高液壓控制元件的性能,防止漏油。λ-管路摩擦系中國煤化工優(yōu)化資源配置。由上式易得:隨液壓油的黏度的下降,流動(dòng)阻力減CNMHG獻小,則管路壓力損失減少,而且存在著(zhù)線(xiàn)性關(guān)系,當液壓液壓與氣動(dòng),2001,(5)力固定時(shí),影響系統壓力損失的主要是系統的流速,應2〕劉軍營(yíng),李素玲,基于效率的節能系統設計[.液壓與氣動(dòng)001,(6)減小管長(cháng),減小彎頭并盡量采用較大的彎頭角度,以減〔3〕張磊.實(shí)用液壓技術(shù)300題M〕.北京:機械工業(yè)出版社,2000小液流方向的改變。4〕劉樹(shù)道,成國真,液壓元件手冊(M].北京:機械工業(yè)出版社,冶金工業(yè)出版社,1999