液压传动系统在节能环保中的探讨

徐高日　卢敏源

摘 要：随着现代社会的发展，液压传动系统应用越来越广泛，但是有关其在环保节能中的探讨还很少，所以该文对其在环保节能方面的两个方面即发展生物可降解液压油和液压系统的节能环保中的设计进行了探讨和分析。

关键词：液压传动系统 节能环保 探讨

中图分类号：TH 137 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-00-01

1 生物可降解液压油

1.1 生物可降解液压油的概念

所谓生物可降解液压油是指在液压系统的工作過程中不仅能够满足系统的工作要求并且在此过程中不产生危害环境污染物的液压油。其主要的指标在于生物可降解特性，它是液压系统产生的污染物被生物的分解作用分解为简单的无机物的过程。

1.2 构成生物可降解液压油

与普通的矿物型液压油一致的是生物可降解液压油也是由基础油和添加剂构成的，但其特性决定了它与其他物质的不同。

（1）基础油。在通常情况下，基础油在液压油中的比重占到80%以上，所以在液传动系统的工作过程中基础油起着重要作用。在国外，生物可降解液压油中使用的主要有植物油和合成酯两种。由植物构成基础油的润滑性能良好，并且因无毒性而很容易进行生物降解。植物性的基础油主要是有自然界中的植物提炼的，如大豆、向日葵等。较合成酯而言，植物油型基础油更加便宜，但是植物型油的缺点在于其在温度高于90 ℃时便会出现氧化，其倾点是-1 5 ℃，所以其高低温性能较不理想。与植物油型相比，合成酯型油具有较好的降解能力同时能够在低高温时保持良好的使用状态。所以在液压传动系统的工作过程中，合成酯型基础油被广泛使用。

（2）添加剂。润滑油脂添加剂主要是对矿物油而言的，所以在制造过程中很少考虑环保和健康的因素。生物可降解润滑油的设计过程中要注意无毒性和低污染以及可降解性。所以研制可降解的润滑油是目前的重要研究内容之一，但是现阶段该工作的实施还处于起步阶段。我们必须利用现有的各种先进的信息技术、摩擦磨损技术以及新材料和润滑技术等使可降解的润滑油早日出现。

2 节能环保液压技术的发展

针对液压系统对环境的危害，需要在现代社会的液压传动系统的工作中发展环保液压技术，提高生态环境与液压传统系统之间的和谐性。所以在综合考虑对环境和资源的影响下提出了绿色设计和制造技术，这是机械制造业中可持续发展思想的主要应用之一。基本的观念在于在液压传动系统工作的基础上引入环境的概念，同时将环境的要求置于优先考虑的地位。主要的设计原则有：（1）最佳的资源利用原则。针对原材料较少的情况，尽量使用代用材料，同时注意在使用过程中减少材料的使用，以利于在产品报废之后对材料进行积极的回收，提高产品的可靠性和使用时间。（2）环保型原件和材料的使用。对工作过程中用到的液体、密封件以及其他元件减少其对环境的损害。（3）最少的能耗原则。要使用相容性较好的各种材料，尽量不使用难以回收和不能回收的材料，在保证产品性能的基础上，确定使用时间，减少其在使用中的消耗。（4）采用先进理念设计原则。注意在设计过程中不断的优化产品的性能，树立品牌意识。在产品性能相同时，尽量选择结构简单易于拆装的产品。

3 液压系统中的节能环保设计

3.1 与功率相匹配液压系统的使用

在液压传动系统的使用过程中，要尽量使用与之功率相当的液压系统。应尽量保证液压泵输出的能量与负载所需的能量保持一致，减少系统的能耗，提高液压系统的工作效率。对负载系统压力相近及负载流量的变化范围较显著时，需要使用恒压的变量泵为动力来源；对承受较大负载功率并且其负载速度随负载压力的增大而减少的系统需要使用恒定功率的变量泵作为动力源。在工作过程中要保持泵输出的压力、流量以及负载压力等相适应，同时要注意泵与负载功率的一致性。在现阶段出现了一种采用伺服电机和定量泵相一致的系统，在其工作过程中用交流调速系统代替了电液比例阀，因此被称为无阀电液系统。应用永磁无阀直流电机或者交流饲服电机与定量泵组装而成的无阀液压系统，可明显减少传统回路过程中的溢流损失及截留损失，显著提高系统效率。无阀液压系统是机电技术紧密结合的结晶，系统容易通过计算机控制，可靠性高，可控制性强，节能效果好，该系统回路占用空间小、易于集成、结构紧密，抗污染能力显著，已成功应用于飞机电动静液动作器、压砖机、注塑机以及液压电梯上。

3.2 系统能量的存储及再回收利用

已有的液压蓄能器及转子蓄能器（机械飞轮）这两种液压蓄能装置在现实生活中已得到广泛应用，这里不在对其进行详述，这里关键介绍一种新的液压蓄能装置，该装置被称为二次调节静液传动技术，可回收因惯性产生的动能及垂直方向上负载的重力势能。在静液传动系统工作时，常常将机械能转化为液压能中的元件，例如将液压泵作为称为一次元件；而液压能和机械能可进行相互转换的元件称之为二次元件。在液压系统的工作过程中若依靠二次能量的装换元件参数进行调节时，称之为二次调节静液传动。在工作过程中液压马达是二次元件，由变量油缸对其进行调控，而电液伺服阀对变量油缸中通过的流量进行控制。对于二次元件的转速变化需要与二次元件相关的转轴的光电编码器或其他的设备传输给控制器，控制器采用一定的方法将产生的控制信号传送到电液伺服阀，并在其作用下对变量油缸的左右移动进行控制。通过该法将改变二次元件的斜盘倾角，同时将二次元件的排量进行改变，并使系统处于稳定的状态。在此状态下，可以产生各种设定转速，在改变电液伺服阀的控制信号的情况下可使二次元件的转速无级变化。通过改变二次元件的排量可以对二次调节静夜液压传动系统中的二次元件的负载转矩和转速等做出相适应的反应。在输出区的二次元件上能够实现这种调节，该功能的实现主要是通过二次元件的作用，即其闭环反馈的控制实现的，同时在此过程中对系统的工作压力无影响。对二次元件斜盘的摆动方向进行改变能够使二次元件在四个象限内工作，提供了泵和马达的工况，从而在一定程度上实现了能量回收的可能性。在二次元件处于“泵”的工作状况时，能实现向系统回馈能量。在此种情况下，可以通过改变能量或不改变能量的形式实现能量的存储，该能量可以由蓄能器储存也可提供给用户使用。在工作过程中液压传动系统中的压力基本保持不变，二次元件与恒压油源连接，所以在此系统中没有原理性的节能损失，提高了系统的工作效率。在蓄能器中保存的液压能够满足间歇的大功率使用情形，在设备的启动中可用蓄能器中的能量对启动过程进行加速，以此提高系统的工作效率。在液压传动系统中有蓄能器的存在能够是系统不形成压力尖峰，可在一定程度上减少系统的冲击压力和安全阀的开启，并减少冷却的功率消耗。二次调节能量回收系统已在起重机械、油田抽油机等系统中得到广泛的应用。

4 结语

该文针对生物可降解液压油和液压系统的节能环保中的设计在液压传动系统中的应用，旨在说明液压系统中节能环保的重要性，以其使更多的人关注到液压系统中的节能环保工作。

参考文献

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