綠色液壓技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

重慶三峽職業(yè)學(xué)院 張興友

綠色液壓技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

重慶三峽職業(yè)學(xué)院 張興友

隨著節(jié)能環(huán)保意識在世界范圍內(nèi)的形成，人們也加快了綠色液壓技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用步伐。一方面由于世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，尤其是不可再生資源。能源問題成為制約世界各國的重要原因。另一方面，工業(yè)污染使環(huán)境的破壞達(dá)到史無前例的程度，“誰污染誰治理”原則的提出，使企業(yè)不得不重視環(huán)保產(chǎn)品的開發(fā)和利用。“綠色”這一理念在工業(yè)領(lǐng)域得到了推廣與應(yīng)用。“綠色”既包括原料和能源的節(jié)省，也包括與自然和諧發(fā)展方面的內(nèi)容。傳統(tǒng)的液壓技術(shù)能量損失大、系統(tǒng)效率低、噪聲大、液壓泄漏對環(huán)境污染大，達(dá)不到節(jié)能和環(huán)保的要求。我國從20世紀(jì)90年代開始，研究綠色液壓技術(shù)，并取得了一定的成果，本文，筆者對綠色液壓技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用狀況進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對液壓技術(shù)存在的問題及其發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入探討，以期對同行有所參考。

一、節(jié)能型液壓元件的研究狀況

1.液壓泵。液壓系統(tǒng)中的動力源主要是液壓泵，液壓泵在液壓系統(tǒng)中占有十分重要的地位，能夠提高液壓系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。一直以來，國內(nèi)外學(xué)者都將通軸斜盤式研軸向柱塞泵作為主要研究對象。液壓泵的系統(tǒng)控制方式變得更加多樣化，其中總功率控制和功率較差控制在工程機(jī)械的行走液壓占了重要部分。Bosch Rexroth， Eaton Vicker， Parker Hanruf i n，Sauer Danfoss是世界上四大液壓元件生產(chǎn)公司，這四大公司都推出了綠色液壓泵，節(jié)能環(huán)保效果十分有效。我國的一些著名企業(yè)也在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時，加大自主創(chuàng)新的力度，相繼開發(fā)研制出恒壓控制、流量控制和恒功率控制等多種產(chǎn)品，在實(shí)際應(yīng)用中都取得了較好的節(jié)能環(huán)保效果。隨著電液處理技術(shù)的提高和傳感技術(shù)的發(fā)展，多家公司都可以做到將電子控制和液壓泵變量控制相結(jié)合，提高了節(jié)能型機(jī)械的智能化和信息化水平。

與此同時，液壓泵與原動機(jī)的一體化和自由活塞內(nèi)燃機(jī)的結(jié)合使用具有效率高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，受到國內(nèi)外研究人員的重視，但是，由于一些關(guān)鍵問題并沒有得到有效解決，所以此研 究還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，在工業(yè)實(shí)踐中沒有被大量使用。

2.液壓控制閥。液壓控制閥多采用節(jié)流工作原理，加大了壓力的損失，大大降低了液壓系統(tǒng)效率。因此，對電流變液和磁流變液控制閥的研究顯得非常必要。

（1）對電流變液和磁流變液控制閥的研究。電流變液作為一種智能材料，在強(qiáng)直流電場的作用下，會變成一種膠體狀的固體物質(zhì)，在電場消失后，會變?yōu)樵瓉淼囊簯B(tài)狀，并且這種變化的速度非常快，這種效應(yīng)被稱為Electrorheological效應(yīng)，這種電液便叫做電流變液，利用這種效應(yīng)，使得液壓控制閥的節(jié)能效果非常好。但是，在這種電液的使用中，強(qiáng)電場的得到比較難，安全性也不好控制，所以，電流變液的應(yīng)用存在難題。磁流變液是一種流動性較好的牛頓流體，也是一種智能材料，但是性能比電流電液好，在較大的溫度范圍內(nèi)具有強(qiáng)度高、黏度低、穩(wěn)定性較高的特點(diǎn)，所以，磁流變液能夠能快地應(yīng)用于工程之中，商品化程度也較高。

（2）多路閥的研究應(yīng)用。以兩個或者兩個以上換向閥為主體的多路閥也廣泛應(yīng)用于液壓技術(shù)之中，特別是工程機(jī)械行走的液壓設(shè)備上。多路閥種類較多，其中以開式四通型多路閥的節(jié)能效果最好。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外，對多路閥的研究也取得越來越多的研究成果，多路閥的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)大。

二、綠色液壓技術(shù)的發(fā)展

液壓本身是機(jī)械制造的一部分，其應(yīng)用范圍的要求確定了環(huán)境對它的要求。綠色液壓要求改進(jìn)液壓設(shè)備和環(huán)境的關(guān)系，做到節(jié)能環(huán)保，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧發(fā)展。

1.綠色液壓的介質(zhì)。液壓介質(zhì)是能量傳輸?shù)年P(guān)鍵，一般來說，液壓介質(zhì)大多為石油基液壓油和水基液壓油，這兩種液壓油，都會對環(huán)境產(chǎn)生一定程度的危害，老化的液壓油還會帶來經(jīng)濟(jì)上的損失。所以，綠色液壓機(jī)的發(fā)展就要求使用新型液壓介質(zhì)，開發(fā)無污染、可降解的液壓油，使液壓油對環(huán)境的影響最小。

2.節(jié)能。液壓技術(shù)在機(jī)械能與壓力能的轉(zhuǎn)換方面取得了較大的進(jìn)展，但是能量損耗仍然很大。如果能夠減少液壓能的損耗，減少壓力的損失，提高能量轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高液壓機(jī)的節(jié)能功效，可以從以下幾個方面做起。第一，減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，改進(jìn)元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改進(jìn)設(shè)計，采用高效的液壓元件。第二，減少不必要的溢流量和壓力，減少壓力能的損失。第三，采用新型材料和靜壓技術(shù)，減少摩擦帶來的損失。第四，改善液壓系統(tǒng)功能，及時對液壓系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)和整修，防止液壓系統(tǒng)自身污染帶來的安全問題。第五，減少液壓系統(tǒng)中的熱量，避免不必要的熱量釋放帶來的故障。

3.減少噪聲和振動。液壓系統(tǒng)在工作時，往往會發(fā)生噪聲和振動，不僅消耗能量，還會污染環(huán)境，高分貝的噪聲還會給人的身體帶來損傷。所以，要改進(jìn)液壓設(shè)備，合理安裝液壓管路，合理進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，以減少噪聲的產(chǎn)生。

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