液壓系統的節能設計

李磊

摘 要:分析了液壓系統各部分的能量損失,指出了系統節能的主要措施,重點從液壓元件的選擇、系統原理圖的確定以及系統結構優化和元件的合理布局等方面,闡述液壓系統節能設計的具體步驟,從而達到節能的目的。

關鍵詞:液壓系統節能設計

中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0017-01

液壓技術憑借易于實現自動化,標準化、系列化和通用化,轉移運動平穩,潤滑良好,使用壽命長等優點,成功地應用在電力,較大的負荷,運行過程中需要調整和控制。但一般液壓系統的工作效率不高,只有約50%,主要在設計液壓系統和液壓元件的選擇,只考慮系統和部件的工作能力,性能價格比和可靠性,而忽視了系統的工作效率?！痹诮ㄖ澞?環境友好型社會”概念的提出,進行液壓系統的節能設計和研究是非常有必要的。

一個完整的液壓系統能量的轉換和傳輸過程如所示。

1能量損失

液壓系統的能量損失是損失的壓力,它會使液壓能轉化為熱能,這不僅浪費了大量能源,也會造成系統的溫度,特別是急劇惡化老化會使工作液。

(1)動力元件的能量損失。動力元件即液壓泵,是產生壓力流量的元件。它能將原動機的機械能轉變為液壓能,在這個過程中能量損失主要由于泄漏引起的體積損失和機械損失由摩擦引起的,分別利用容積效率、機械效率和表達,泵的總效率等于容積效率乘以機械效率。液壓泵的總效率對整個系統的總效率有很大的影響,它不僅與液壓泵的類型,和液壓泵運行條件和磨損。

(2)執行元件的能量損失。執行元件主要指各種液壓缸和液壓馬達,其中的液壓能轉換成機械能的過程,與電源組件有一個體積損失和機械損失。

(3)控制元件的能量損失?？刂圃饕父黝愐簤嚎刂崎y,它們是水阻力。雖然他們可以實現手段的信號轉換,測試和調整等方面的控制,但液體流動的液體通過電阻時可產生壓降,這是必然結果,能耗,系統總效率。

(4)輔助元件的能量損失。輔助元件有油管及管接頭、密封件、油箱和蓄能器等,當然具體的系統中所使用的輔助元件不同,這要根據系統的布局而定。輔助元件的能量損失主要是節流損失,這對系統的總效率也有較大的影響。

(5)系統結構與布局造成的能量損失。為克服阻力管,液體流動會消耗一部分能量,系統結構和布局不同,能量損失也不同。一般情況下,更復雜的結構,液壓系統,液壓元件越多,能量損失就越大。主要因為液流在管道中流動時的兩種能量損失,即液流流經直管時的沿程阻力損失和流經彎頭、閥門等時的局部阻力損失。

2節能措施

(1)能量的儲存和回收。如果系統中自身帶有回饋回路,可把部分能量儲存起來或回收并加以利用,這是一項比較有效的節能措施。

(2)提高液壓元件本身的工作效率。提高液壓元件本身的工作效率是指降低工作液體流經時的能量損失,主要是提高液壓元件在能量轉換時的轉換效率,適當減小流經液壓元件時的能量損失,減小流經輔助元件的節流損失,這些可以通過提高元件的精度,利用新型節能元件來實現。

3節能設計方法

合理設計的液壓系統可以有效降低系統的能量損失,一般液壓系統設計中應遵循以下步驟:分析工作——選擇正確的組件——繪制液壓系統圖——確定動力部件,控制部件和輔助部件——校驗計算等。節能設計時也應按照這個順序考慮,但本人為了敘述的方便,先對液壓系統圖進行節能設計,然后對液壓元件進行節能選擇。

3.1 液壓系統圖的擬定

擬定液壓系統原理圖的是選擇合適的條件,液壓基本回路,并選定電路有機地結合在一起,形成一個完整的液壓系統圖。從液壓節能的角度來看,應是首選的節能比較電路和系統的優化結構,使每一個組件布局。

(1)關于選擇節能回路。常用的節能回路有保壓回路、卸壓回路、卸荷回路、蓄能器回收回路等。選擇時為了能夠最大限度地發揮節能效果,應注意各種回路的應用場合。例如:卸荷回路是在液壓泵不停止轉動時,使其輸出的流量在壓力很低的情況下流回油箱,以減小功率損耗,降低系統發熱,延長泵和電動機的壽命;而保壓回路是使系統在液壓缸不動或僅有微小位移下穩定地持續住壓力。

(2)優化系統機構,合理布局。滿足性能要求的前提下,結合循環,要重視優化的系統結構,合理布局。簡單可依賴。例如:避免冗余液壓元件和管路,盡量采用一體化設計,管盡可能短,盡量減少數量的關節,以減少沿程和局部阻力損失,以達到節能的目的。

3.2 液壓元件的選擇

(1)執行元件的選擇。根據實際工作情況,當要求的系統輸出直線運動和力,應選擇液壓缸致動器。其主要參數根據工作壓力和機構參數的確定。但混凝土結構的設計中,應注重優化結構參數,提高加工技術和密封條件正確處理泄露和機械效率之間的矛盾,以達到節能的目的。

將液壓泵提供的液壓能轉變為其輸出軸的機械能(扭矩和轉速)時,應選擇執行元件液壓馬達。該模型主要根據轉矩和負載所需的位移,從產品的樣品直接選擇。但要使所選擇的流量和壓力的液壓馬達,分別和選定的液壓泵和液壓系統的工作壓力匹配。以保證液壓馬達在高效率的狀態下工作,以減少流量過剩和壓力過剩造成的損失,達到節能的目的。

(2)動力元件的選擇。動力元件即液壓泵的選擇要注意以下幾個方面:第一,每個液壓泵存在一個最佳速度范圍。選擇,努力使液壓泵工作在這個范圍內,泵效率。其次,整體效率的液壓泵工作在額定工作條件是最高的,當負載壓力,流量的液壓泵是接近額定值電路效率。因此,要使液壓泵壓力,流量與負載匹配,從而使電路的條件下,高效率的工作。

(3)控制元件和輔助元件的選擇。主控制單元根據相應位置的最大工作壓力和最大流量的選擇。而在輔助元件的選擇和設計,注重與其他組件的流動,以減少能源的損耗造成的輔助元件。

4結語

通過合理的設計可以降低液壓系統的系統造成的能量損失。在滿足使用要求的前提下,通過合理的選擇效率高的液壓元件,選擇適當的節能電路,優化結構和布局合理,降低了系統的液壓系統能量損耗,具有較高的效率,以達到節約能源的目的。

參考文獻

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