液压系统传动技术现已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高效率、高精度等方向的发展,是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。但是在现液压传动中,由于能量损失(泄漏损失、溢流功率损失、节流功率损失、摩擦损失等) 较大,使得液压传动效率低。而液压系统的这些能量损耗都变成了热量,使系统温度升高,影响液压元件使用寿命和系统工作的可靠性,所以在液压传动设计中必须考虑如何提高效率。
一、合理选择液压系统的动力元件
液压泵是液压系统中提供一定流量和压力的液压油动力元件,它是每个液压系统不可缺少的核心元件,合理地选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠性都十分重要,而选择液压泵的原则是根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求,首先确定液压泵的类型,注意定量泵型号不能过大,这样可降低能耗,然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号,尤其是定量泵型号不能过大,这样可降低能耗。
二、合理选择液压回路
液压回路选择是否得当,可明显提高效率,降低能耗。比如说:
1) 双泵并联供油回路快速运动时两泵同时供油,工作进给时,高压小流量泵供油,从而实现了能量的合理使用。
2) 采用蓄能器的回路用蓄能器和小流量泵匹配,可满足液压系统大流量需求,液压缸停止运动时,泵对蓄能器充油;当液压缸工作时,泵和蓄能器同时供油。
3) 远控平衡回路远控平衡阀的开启压力与液压油缸的背压无关,一般只需系统压力的30 % ———40 %。活塞下行平衡阀被控制油打开,背压消失,系统效率较高。
4) 容积调速回路是通过改变回路中变量泵或者变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。与节流调速回路相比,因为液压泵的输出液压油直接进入执行元件,没有溢流损失和节流损失,所以功率损失小;并且其工作压力随负载的变化而变化,所以效率高,发热少。
5) 卸荷回路卸荷回路就是使油泵空载运转(输出功率很小) 的回路。根据公式N = Pq 可知,如泵的输出流量q 为零,或输出压力P 为零,都可使泵的输出功率N 为零而实现卸荷。当系统中各个执行元件暂时不工作时,若液压泵仍以溢流阀调定的压力值排流回油箱,则造成功率损失和油液发热,所以使泵空载运行可以节能,某些功率较大的液压泵,为保护电机也应卸荷情况下轻载启动。
三、减少能耗,充分利用能量
液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面,已取得很大进展,但一直存在能量损耗,主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用,则将使能量转换过程的效率得到显着提高。我们可以从以下几个方面来解决这个问题:
(1) 减少元件和系统的内部压力损失,以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,合理布置管路时,应尽可能缩短管路长度,减少管路弯曲和截面的突然变化而引起的沿程压力损失和局部压力损失,管内壁力求光滑,选择合理管径,采用较低流速,可以减少系统压力损失,提高系统效率。
(2) 减少或消除系统的节流损失,尽量减少非安全需要的溢流量,避免采用节流系统来调节流量和压力。
(3) 采用静压技术,新型密封材料,减少磨擦损失。
(4) 发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3 通径、4 通径电磁阀以及低功率电磁阀。
(5) 改善液压系统性能,采用负荷传感系统,日本小松、日立、川崎、德国Rexroth ,Linde ,美国Eiton —Vickers’,Parker 都采用负荷传感系统,可节省功率20 —30 %。
(6) 应及时维护液压系统,防止污染对系统寿命和可靠性造成影响,必须发展新的污染检测方法,对污染进行在线测量,要及时调整,不允许滞后,以免由于处理不及时而造成损失。
四、机电一体化的结合
电子技术和液压传动技术相结合,使传统的液压传协与控制技术增加了活力,扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性,实现液压系统柔性化、智能化,改变液压系统效率低,漏油、维修性差等缺点,充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点。
总之降低能耗、提高效率、适应环保需求、机电一体化、高可靠性等是液压技术追求的目标。
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