液压系统的节能设计

李磊

摘 要:分析了液压系统各部分的能量损失,指出了系统节能的主要措施,重点从液压元件的选择、系统原理图的确定以及系统结构优化和元件的合理布局等方面,阐述液压系统节能设计的具体步骤,从而达到节能的目的。

关键词:液压系统节能设计

中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0017-01

液压技术凭借易于实现自动化,标准化、系列化和通用化,转移运动平稳,润滑良好,使用寿命长等优点,成功地应用在电力,较大的负荷,运行过程中需要调整和控制。但一般液压系统的工作效率不高,只有约50%,主要在设计液压系统和液压元件的选择,只考虑系统和部件的工作能力,性能价格比和可靠性,而忽视了系统的工作效率。”在建筑节能,环境友好型社会”概念的提出,进行液压系统的节能设计和研究是非常有必要的。

一个完整的液压系统能量的转换和传输过程如所示。

1能量损失

液压系统的能量损失是损失的压力,它会使液压能转化为热能,这不仅浪费了大量能源,也会造成系统的温度,特别是急剧恶化老化会使工作液。

(1)动力元件的能量损失。动力元件即液压泵,是产生压力流量的元件。它能将原动机的机械能转变为液压能,在这个过程中能量损失主要由于泄漏引起的体积损失和机械损失由摩擦引起的,分别利用容积效率、机械效率和表达,泵的总效率等于容积效率乘以机械效率。液压泵的总效率对整个系统的总效率有很大的影响,它不仅与液压泵的类型,和液压泵运行条件和磨损。

(2)执行元件的能量损失。执行元件主要指各种液压缸和液压马达,其中的液压能转换成机械能的过程,与电源组件有一个体积损失和机械损失。

(3)控制元件的能量损失。控制元件主要指各类液压控制阀,它们是水阻力。虽然他们可以实现手段的信号转换,测试和调整等方面的控制,但液体流动的液体通过电阻时可产生压降,这是必然结果,能耗,系统总效率。

(4)辅助元件的能量损失。辅助元件有油管及管接头、密封件、油箱和蓄能器等,当然具体的系统中所使用的辅助元件不同,这要根据系统的布局而定。辅助元件的能量损失主要是节流损失,这对系统的总效率也有较大的影响。

(5)系统结构与布局造成的能量损失。为克服阻力管,液体流动会消耗一部分能量,系统结构和布局不同,能量损失也不同。一般情况下,更复杂的结构,液压系统,液压元件越多,能量损失就越大。主要因为液流在管道中流动时的两种能量损失,即液流流经直管时的沿程阻力损失和流经弯头、阀门等时的局部阻力损失。

2节能措施

(1)能量的储存和回收。如果系统中自身带有回馈回路,可把部分能量储存起来或回收并加以利用,这是一项比较有效的节能措施。

(2)提高液压元件本身的工作效率。提高液压元件本身的工作效率是指降低工作液体流经时的能量损失,主要是提高液压元件在能量转换时的转换效率,适当减小流经液压元件时的能量损失,减小流经辅助元件的节流损失,这些可以通过提高元件的精度,利用新型节能元件来实现。

3节能设计方法

合理设计的液压系统可以有效降低系统的能量损失,一般液压系统设计中应遵循以下步骤:分析工作——选择正确的组件——绘制液压系统图——确定动力部件,控制部件和辅助部件——校验计算等。节能设计时也应按照这个顺序考虑,但本人为了叙述的方便,先对液压系统图进行节能设计,然后对液压元件进行节能选择。

3.1 液压系统图的拟定

拟定液压系统原理图的是选择合适的条件,液压基本回路,并选定电路有机地结合在一起,形成一个完整的液压系统图。从液压节能的角度来看,应是首选的节能比较电路和系统的优化结构,使每一个组件布局。

(1)关于选择节能回路。常用的节能回路有保压回路、卸压回路、卸荷回路、蓄能器回收回路等。选择时为了能够最大限度地发挥节能效果,应注意各种回路的应用场合。例如:卸荷回路是在液压泵不停止转动时,使其输出的流量在压力很低的情况下流回油箱,以减小功率损耗,降低系统发热,延长泵和电动机的寿命;而保压回路是使系统在液压缸不动或仅有微小位移下稳定地持续住压力。

(2)优化系统机构,合理布局。满足性能要求的前提下,结合循环,要重视优化的系统结构,合理布局。简单可依赖。例如:避免冗余液压元件和管路,尽量采用一体化设计,管尽可能短,尽量减少数量的关节,以减少沿程和局部阻力损失,以达到节能的目的。

3.2 液压元件的选择

(1)执行元件的选择。根据实际工作情况,当要求的系统输出直线运动和力,应选择液压缸致动器。其主要参数根据工作压力和机构参数的确定。但混凝土结构的设计中,应注重优化结构参数,提高加工技术和密封条件正确处理泄露和机械效率之间的矛盾,以达到节能的目的。

将液压泵提供的液压能转变为其输出轴的机械能(扭矩和转速)时,应选择执行元件液压马达。该模型主要根据转矩和负载所需的位移,从产品的样品直接选择。但要使所选择的流量和压力的液压马达,分别和选定的液压泵和液压系统的工作压力匹配。以保证液压马达在高效率的状态下工作,以减少流量过剩和压力过剩造成的损失,达到节能的目的。

(2)动力元件的选择。动力元件即液压泵的选择要注意以下几个方面:第一,每个液压泵存在一个最佳速度范围。选择,努力使液压泵工作在这个范围内,泵效率。其次,整体效率的液压泵工作在额定工作条件是最高的,当负载压力,流量的液压泵是接近額定值电路效率。因此,要使液压泵压力,流量与负载匹配,从而使电路的条件下,高效率的工作。

(3)控制元件和辅助元件的选择。主控制单元根据相应位置的最大工作压力和最大流量的选择。而在辅助元件的选择和设计,注重与其他组件的流动,以减少能源的损耗造成的辅助元件。

4结语

通过合理的设计可以降低液压系统的系统造成的能量损失。在满足使用要求的前提下,通过合理的选择效率高的液压元件,选择适当的节能电路,优化结构和布局合理,降低了系统的液压系统能量损耗,具有较高的效率,以达到节约能源的目的。

参考文献

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