液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)綜述

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1、月2010年4月任光合：液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)綜述液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)綜述摘要：介紹了液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)與途徑，包括液壓系統(tǒng)的基本節(jié)能途徑和液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制節(jié)能技術(shù)。分析了液壓系統(tǒng)能量損失的原因，從液壓系統(tǒng)的五大組成部分出發(fā)，介紹了幾種相比而言高效率低能耗的節(jié)能措施，并展望它們的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)能耗分析中圖分類號(hào)：TG156SummaryonEnergy-savinginHydraulicSystemRENGuanghe(CollegeofMechanicalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao06600

2、4)Abstract：Thispaperintroducesthetechnologiesandapproachesofenergy-saving,includingthebasicapproachesandcontroltechnologyononenergy-savinginhydraulicsystem.Itranalysesthereasonsofenergylossinthehydraulicsystem,andintroducessomemoreeffectiveandlowerwasteenergy—savingmeansamongthefivepa

3、rtsofhydraulicsystem，andexpectsthefutureoftheirapplication．Keywords：hydraulicsystemenergysavingcontroltechnologyenergyloss月2010年4月任光合：液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)綜述0前言2010年4月10日初稿，2010年4月20日修改稿液壓系統(tǒng)在機(jī)械裝置和設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛，但液壓傳動(dòng)存在多次能量轉(zhuǎn)換，其效率較低，例如挖掘機(jī)的能量的總利用率僅為20％左右【1】。液壓系統(tǒng)在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過程中的無功損耗都變?yōu)闊崮埽瓜到y(tǒng)溫度升高，引起很多不良影響，液壓系統(tǒng)

4、的每個(gè)組成部分在系統(tǒng)工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生能量損失，因此，必須合理使用高效率的液壓元件，合理設(shè)置和分配元件、管路，正確選擇油液，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)以提高系統(tǒng)的效率。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到液壓系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)。在能源日益緊缺的今天，提高液壓系統(tǒng)的效率有十分重要的意義。1液壓系統(tǒng)的能耗分析液壓系統(tǒng)包括：能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置、傳動(dòng)介質(zhì)。每一個(gè)環(huán)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)都是通過能量來驅(qū)動(dòng)的，工作過程的三次能量轉(zhuǎn)換包括在液壓泵中形成高壓油時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置工作以及高壓油經(jīng)過系統(tǒng)各液壓元件時(shí)的熱量。能量的轉(zhuǎn)換過程必然伴隨著

5、能量損失。整個(gè)液壓系統(tǒng)的能量利用情況可用系統(tǒng)的總效率η來表示，總效率（1）（2）式中——電動(dòng)機(jī)的效率；——液壓泵的總效率；——液壓執(zhí)行器的總效率；——液壓回路總效率；一液壓回路摩擦效率；一液態(tài)油的壓縮效率；一層流，紊流效率。由以上兩式可以看出：液壓系統(tǒng)的總效率是電動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓執(zhí)行器和液壓回路等的效率的乘積，任一項(xiàng)效率的降低都會(huì)影響液壓系統(tǒng)的總效率，只有當(dāng)所有項(xiàng)都為最高值時(shí)，總效率才會(huì)最高。同時(shí)，根據(jù)能量守恒，在輸入功率一定的情況下，越大，損耗的能量越少，回路中的紊流越少，回路的摩擦系數(shù)越小，系統(tǒng)的效率越高。因而液壓系統(tǒng)中的摩擦，泄漏，壓力損失，流體流動(dòng)的損失

6、，不匹配損失均是節(jié)能設(shè)計(jì)中須注意的方面。此外，液壓系統(tǒng)的回路也會(huì)有不同的效率損失，如回油節(jié)流回路會(huì)有節(jié)流損失和溢流損失，旁路節(jié)流回路會(huì)有節(jié)流損失，所以，根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能，液壓回路的選擇是節(jié)能需注意的一大方面。2液壓系統(tǒng)的基本節(jié)能途徑2.1節(jié)能液壓元件的選用月2010年4月任光合：液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)綜述液壓元件的能耗表現(xiàn)在液壓元件工作時(shí)引起的元件及其連接部位的能源泄漏、內(nèi)摩擦及發(fā)熱等。其中以液壓泵、馬達(dá)損失最大，其次是各種閥類，如溢流閥的溢流損失，以及設(shè)在液壓缸或馬達(dá)回油路上的背壓閥的壓力損失等。常用的節(jié)能液壓元件有限壓式變量泵、恒功率變量泵、恒壓式變量泵、蓄能

7、器、電液伺服閥、集成閥、變截面液壓缸等。采用節(jié)能型液壓元件是系統(tǒng)的重要節(jié)能手段。如負(fù)荷敏感式變量柱塞泵可隨負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)流量；變截面液壓缸可有效地避免選用大流量、大功率油泵帶來的能量浪費(fèi)；自保持型電磁閥只需瞬間通電即可完成閥門開關(guān)動(dòng)作，閥芯位置無需電來保持；插裝式錐閥可將每條流道上串聯(lián)閥的個(gè)數(shù)減到最小，使大流量的主回路得到簡(jiǎn)化[2]。2.2提高液壓泵總效率泵作為初次能量轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)液壓系統(tǒng)的總效率影響很大。選擇合適的動(dòng)力源，對(duì)提高能源利用率非常重要。若要提高液壓泵的總效率，必須提高其容積效率和機(jī)械效率，這不僅取決于液壓泵的結(jié)構(gòu)形式，而且與使用壓力、液壓泵轉(zhuǎn)速及液

8、體粘度等因