液壓傳動系統在節能環保中的探討

徐高日　盧敏源

摘 要：隨著現代社會的發展，液壓傳動系統應用越來越廣泛，但是有關其在環保節能中的探討還很少，所以該文對其在環保節能方面的兩個方面即發展生物可降解液壓油和液壓系統的節能環保中的設計進行了探討和分析。

關鍵詞：液壓傳動系統 節能環保 探討

中圖分類號：TH 137 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-01

1 生物可降解液壓油

1.1 生物可降解液壓油的概念

所謂生物可降解液壓油是指在液壓系統的工作過程中不僅能夠滿足系統的工作要求并且在此過程中不產生危害環境污染物的液壓油。其主要的指標在于生物可降解特性，它是液壓系統產生的污染物被生物的分解作用分解為簡單的無機物的過程。

1.2 構成生物可降解液壓油

與普通的礦物型液壓油一致的是生物可降解液壓油也是由基礎油和添加劑構成的，但其特性決定了它與其他物質的不同。

（1）基礎油。在通常情況下，基礎油在液壓油中的比重占到80%以上，所以在液傳動系統的工作過程中基礎油起著重要作用。在國外，生物可降解液壓油中使用的主要有植物油和合成酯兩種。由植物構成基礎油的潤滑性能良好，并且因無毒性而很容易進行生物降解。植物性的基礎油主要是有自然界中的植物提煉的，如大豆、向日葵等。較合成酯而言，植物油型基礎油更加便宜，但是植物型油的缺點在于其在溫度高于90 ℃時便會出現氧化，其傾點是-1 5 ℃，所以其高低溫性能較不理想。與植物油型相比，合成酯型油具有較好的降解能力同時能夠在低高溫時保持良好的使用狀態。所以在液壓傳動系統的工作過程中，合成酯型基礎油被廣泛使用。

（2）添加劑。潤滑油脂添加劑主要是對礦物油而言的，所以在制造過程中很少考慮環保和健康的因素。生物可降解潤滑油的設計過程中要注意無毒性和低污染以及可降解性。所以研制可降解的潤滑油是目前的重要研究內容之一，但是現階段該工作的實施還處于起步階段。我們必須利用現有的各種先進的信息技術、摩擦磨損技術以及新材料和潤滑技術等使可降解的潤滑油早日出現。

2 節能環保液壓技術的發展

針對液壓系統對環境的危害，需要在現代社會的液壓傳動系統的工作中發展環保液壓技術，提高生態環境與液壓傳統系統之間的和諧性。所以在綜合考慮對環境和資源的影響下提出了綠色設計和制造技術，這是機械制造業中可持續發展思想的主要應用之一。基本的觀念在于在液壓傳動系統工作的基礎上引入環境的概念，同時將環境的要求置于優先考慮的地位。主要的設計原則有：（1）最佳的資源利用原則。針對原材料較少的情況，盡量使用代用材料，同時注意在使用過程中減少材料的使用，以利于在產品報廢之后對材料進行積極的回收，提高產品的可靠性和使用時間。（2）環保型原件和材料的使用。對工作過程中用到的液體、密封件以及其他元件減少其對環境的損害。（3）最少的能耗原則。要使用相容性較好的各種材料，盡量不使用難以回收和不能回收的材料，在保證產品性能的基礎上，確定使用時間，減少其在使用中的消耗。（4）采用先進理念設計原則。注意在設計過程中不斷的優化產品的性能，樹立品牌意識。在產品性能相同時，盡量選擇結構簡單易于拆裝的產品。

3 液壓系統中的節能環保設計

3.1 與功率相匹配液壓系統的使用

在液壓傳動系統的使用過程中，要盡量使用與之功率相當的液壓系統。應盡量保證液壓泵輸出的能量與負載所需的能量保持一致，減少系統的能耗，提高液壓系統的工作效率。對負載系統壓力相近及負載流量的變化范圍較顯著時，需要使用恒壓的變量泵為動力來源；對承受較大負載功率并且其負載速度隨負載壓力的增大而減少的系統需要使用恒定功率的變量泵作為動力源。在工作過程中要保持泵輸出的壓力、流量以及負載壓力等相適應，同時要注意泵與負載功率的一致性。在現階段出現了一種采用伺服電機和定量泵相一致的系統，在其工作過程中用交流調速系統代替了電液比例閥，因此被稱為無閥電液系統。應用永磁無閥直流電機或者交流飼服電機與定量泵組裝而成的無閥液壓系統，可明顯減少傳統回路過程中的溢流損失及截留損失，顯著提高系統效率。無閥液壓系統是機電技術緊密結合的結晶，系統容易通過計算機控制，可靠性高，可控制性強，節能效果好，該系統回路占用空間小、易于集成、結構緊密，抗污染能力顯著，已成功應用于飛機電動靜液動作器、壓磚機、注塑機以及液壓電梯上。

3.2 系統能量的存儲及再回收利用

已有的液壓蓄能器及轉子蓄能器（機械飛輪）這兩種液壓蓄能裝置在現實生活中已得到廣泛應用，這里不在對其進行詳述，這里關鍵介紹一種新的液壓蓄能裝置，該裝置被稱為二次調節靜液傳動技術，可回收因慣性產生的動能及垂直方向上負載的重力勢能。在靜液傳動系統工作時，常常將機械能轉化為液壓能中的元件，例如將液壓泵作為稱為一次元件；而液壓能和機械能可進行相互轉換的元件稱之為二次元件。在液壓系統的工作過程中若依靠二次能量的裝換元件參數進行調節時，稱之為二次調節靜液傳動。在工作過程中液壓馬達是二次元件，由變量油缸對其進行調控，而電液伺服閥對變量油缸中通過的流量進行控制。對于二次元件的轉速變化需要與二次元件相關的轉軸的光電編碼器或其他的設備傳輸給控制器，控制器采用一定的方法將產生的控制信號傳送到電液伺服閥，并在其作用下對變量油缸的左右移動進行控制。通過該法將改變二次元件的斜盤傾角，同時將二次元件的排量進行改變，并使系統處于穩定的狀態。在此狀態下，可以產生各種設定轉速，在改變電液伺服閥的控制信號的情況下可使二次元件的轉速無級變化。通過改變二次元件的排量可以對二次調節靜夜液壓傳動系統中的二次元件的負載轉矩和轉速等做出相適應的反應。在輸出區的二次元件上能夠實現這種調節，該功能的實現主要是通過二次元件的作用，即其閉環反饋的控制實現的，同時在此過程中對系統的工作壓力無影響。對二次元件斜盤的擺動方向進行改變能夠使二次元件在四個象限內工作，提供了泵和馬達的工況，從而在一定程度上實現了能量回收的可能性。在二次元件處于“泵”的工作狀況時，能實現向系統回饋能量。在此種情況下，可以通過改變能量或不改變能量的形式實現能量的存儲，該能量可以由蓄能器儲存也可提供給用戶使用。在工作過程中液壓傳動系統中的壓力基本保持不變，二次元件與恒壓油源連接，所以在此系統中沒有原理性的節能損失，提高了系統的工作效率。在蓄能器中保存的液壓能夠滿足間歇的大功率使用情形，在設備的啟動中可用蓄能器中的能量對啟動過程進行加速，以此提高系統的工作效率。在液壓傳動系統中有蓄能器的存在能夠是系統不形成壓力尖峰，可在一定程度上減少系統的沖擊壓力和安全閥的開啟，并減少冷卻的功率消耗。二次調節能量回收系統已在起重機械、油田抽油機等系統中得到廣泛的應用。

4 結語

該文針對生物可降解液壓油和液壓系統的節能環保中的設計在液壓傳動系統中的應用，旨在說明液壓系統中節能環保的重要性，以其使更多的人關注到液壓系統中的節能環保工作。

參考文獻

[1] 陳英.工程機械液壓系統保壓設計及改進[J].煤礦機械，2010（9）.

[2] 賀文濤.塑料設備液壓系統的節能技術[J].橡塑技術與裝備，2009（3）.

[3] 桑勇，王占林，祁曉野，等.液壓傳動系統中節能技術的探討[J].機床與液壓，2007（3）.