淺談液壓傳動系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

徐　元

淺談液壓傳動系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

徐元

（沈陽理工大學(xué)機械工程學(xué)院，遼寧沈陽 110159）

在能源資源越來越稀缺以及節(jié)能意識不斷提高的大背景下，節(jié)約能源，開發(fā)節(jié)能減排技術(shù)是目前機械行業(yè)研發(fā)的主要課題。液壓技術(shù)是機械行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，研發(fā)液壓傳動系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)是機械行業(yè)尋求節(jié)能技術(shù)的重要手段，對促進機械行業(yè)節(jié)能事業(yè)發(fā)展具有極大的推動作用。針對液壓傳動系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的主要原理進行分析，從而為液壓傳動系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)提出相關(guān)建議。

液壓傳動系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)；技術(shù)研究

液壓機是通過液體壓力產(chǎn)生能量傳遞的機器，是機械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備。液壓機廣泛應(yīng)用于飛機汽車等工業(yè)制造部門，對液壓傳動系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)進行研究，能夠極大提高液壓機使用效率、降低能效，從基礎(chǔ)技術(shù)層面為機械制造業(yè)提供新發(fā)展契機，促進機械制造業(yè)的節(jié)能高效。

1　液壓傳動系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的意義

液壓系統(tǒng)的工作原理是借助于液體負載中產(chǎn)生的阻力綜合壓力，讓兩者之間平衡，滿足動力傳輸工作的要求。在實際操作中往往側(cè)重液壓傳動系統(tǒng)的拖動調(diào)節(jié)功能，忽略能源消耗以及液壓系統(tǒng)的工作效率，以致于液壓系統(tǒng)在運行中存在諸多問題。例如：運行效率未能達到特定值、系統(tǒng)消耗能量過大以及在運行中元件發(fā)熱升溫等不良情況，這些不良情況造成了大量能源的浪費，同時也容易引起主機熱變形，影響機械設(shè)備功能的發(fā)揮以及使用壽命的延長。基于目前液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的問題，應(yīng)積極研究、改良液壓傳動系統(tǒng)，采用節(jié)能技術(shù)，提高液壓傳動系統(tǒng)的工作品質(zhì)。節(jié)能技術(shù)下的液壓傳動系統(tǒng)不僅具備穩(wěn)定的運行系統(tǒng)，且能夠做到節(jié)能減排，高效益，低能耗。

2　液壓傳動系統(tǒng)節(jié)能的理論依據(jù)

液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)中拖動調(diào)節(jié)功能時，主要的工作流程如下：電能帶動、機械能運作、液壓能推進、機械能做能量轉(zhuǎn)移，在能量轉(zhuǎn)換過程中，將會損失一定的能量。而液壓傳動系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計主要是針對能量轉(zhuǎn)換過程中造成的能量損失進行優(yōu)化節(jié)能設(shè)計，其主要設(shè)計原理為：①選擇功率強、能耗低的原動機，搭配適中的液壓泵，并與液壓執(zhí)行器共同作用產(chǎn)生能量，從而提高能量轉(zhuǎn)換的使用效率。②通過減小過剩壓力和過剩流量來提高液壓回路效率。其中過剩壓力包含過高供液壓力以及在運行中造成的沿程壓力和局部壓力損失；過剩流量包含過多供液流量和系統(tǒng)中的各種泄露，故此，為了達到提高液壓回路效率可以采取兩種辦法：

a）減少系統(tǒng)中壓力及流量的損耗；

b）減小由于壓力過高而導(dǎo)致的供液壓力剩余以及壓力過多而造成的供液流量浪費，促使回路輸入功率與所需要承載的功率適中，從而提高液壓回路效率。

3　液壓傳動系統(tǒng)所采取的節(jié)能措施

3.1提升能量轉(zhuǎn)換效率

液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率與各部件，即原動機、液壓泵和液壓執(zhí)行元件的配合緊密程度具有重要影響作用，同時與使用情況的合理與否有著重要聯(lián)系。提高能量轉(zhuǎn)換效率應(yīng)從以上三種因素的選型、調(diào)試以及維修過程中的科學(xué)選擇、合理使用著手。

首先，注重液壓源與原動機的功率匹配。從節(jié)能的目標出發(fā)，在選擇原動機時應(yīng)側(cè)重選擇高效原動機，以達到液壓源輸出功率與原動機功率的合理匹配，使原動機的功率得以充分使用。目前，最普遍的是采用功率比較均衡，能夠根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)控制的液壓泵，其優(yōu)點是可以根據(jù)負載需求進行自動調(diào)節(jié)流量和壓力，在原動機長期處于均衡的功率輸出下，將對原動機的工作效率以及使用壽命具有積極的促進作用，而另一種提升能量轉(zhuǎn)換效率的方法是使用電動機驅(qū)動的液壓泵，在一個循環(huán)周期內(nèi)，負載壓力和流量變化都比較大，為避免功率過高及過低情況，可以適當降低電動機功率。其次，在選擇液壓泵時，應(yīng)根據(jù)流量需求選擇恰當容量的液壓泵，如果相反，其工作壓力以及工作流量未能達到泵機能的完全釋放，將會使泵的整體效率下降。最后，由于液壓執(zhí)行元件的節(jié)能可能較小，此處不做贅述。

3.2提高液壓回路效率

通過合理選擇液壓源并設(shè)置合適的卸荷回路以及合理選擇控制元件、系統(tǒng)管路的方法能夠達到提高液壓回路效率的目標。

首先，合理選擇液壓源并設(shè)置合適的卸荷回路。從節(jié)能角度出發(fā)，有四種液壓源可供選擇，即恒壓源、壓力適應(yīng)液壓源、流量適應(yīng)液壓源以及功率適應(yīng)液壓源。在對這四種液壓源進行選擇時，應(yīng)對工況進行切合實際的調(diào)查和全面的分析，明確對負載壓力的需求以及對功率和流量區(qū)間的需求。同時，對傳動效率、社會總效率進行綜合考慮。其次，合理選擇控制元件及系統(tǒng)管路能夠最大限度減少壓力損失，實現(xiàn)合理使用控制元件主要通過兩種方法，（1）通過科學(xué)選擇元件的型號。（2）合理調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，即根據(jù)控制元件在使用過程中可能出現(xiàn)的壓力上限和流量的最大值來選擇合適的規(guī)格。同時，在選擇管路彎頭時應(yīng)注意選擇管短且彎頭角度超過90度為最佳。在實現(xiàn)液壓力正常運行的基礎(chǔ)上，控制元件和油路數(shù)，減少系統(tǒng)的繁瑣性，以達到節(jié)能目標。

3.3其他節(jié)能方法

3.3.1蓄能器節(jié)能

在特定的工況下進行節(jié)能設(shè)計，需采用儲備能量的蓄能器作為輔助動力源。其對均衡一個循環(huán)周期內(nèi)對壓力油的需求具有重要作用，能夠減少能耗，降低液壓容量，均衡電動機功率等作用。

3.3.2根據(jù)工況選擇液壓元件

特定的工況下進行特定功能液壓元件的選擇能夠降低能耗消耗的同時減少成本，例如：在機器運行中快速與慢速交替使用的工況下，選擇增速缸，使液壓缸流量得以降低，同時減少運行能耗。在運行中偶爾和間斷需要高壓力，并且運行時間較短的情況下可以采用增壓器，代替價格成本較高的高壓泵等其他元件。

4　結(jié)束語

通過分析可知，常見的液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計方案，應(yīng)針對具體工況進行具體分析，在進行節(jié)能設(shè)計過程中，應(yīng)對不同工況的個體性進行全面分析，以制定適宜的設(shè)計策略。在我國工業(yè)快速發(fā)展的今天，追求節(jié)能高效是目前新工業(yè)的發(fā)展趨勢，對液壓傳動系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)研究具有劃時代的意義，對節(jié)能技術(shù)的研究具有推陳出新的意義，適應(yīng)新工業(yè)高效、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展目標。

［1］ 趙尚福.裝載機工作裝置液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究［J］.吉林大學(xué). 2014，（12）：10-11.

On the Hydraulic System of Energy-Saving Technology

Xu Yuan

In the increasingly scarce energy resources and increasing awareness of energy conservation in the background，energy conservation，development of energy saving technology is a major topic of current research and development of the machinery industry. Hydraulic technology is the basic technology of the machinery industry，the development of energy-saving technology in the hydraulic drive system is an important means machinery industry to seek energy-saving technologies，to promote the development of energy-saving machinery industry has a great role in promoting.This paper analyzed the main principles for the design of energy-efficient hydraulic drive system，which made recommendations to the hydraulic system of energy-saving technologies.

hydraulic drive system；energy-saving technology；technology

TH137

A

1003-6490（2016）06-0057-02

2016-05-29

徐元（1993—），男，遼寧臺安人，本科在讀，主要研究方向為機械設(shè)計制造及自動化。