液压系统节能设计

　　0　引言

　　进入新世纪,我国国民经济持续高速增长,然而能源短缺的问题却日益成为制约我国国民经济增长的一个瓶颈。国际石油资源越采越少,价格越来越高,我国的能源供应相当紧张。但是,就目前的情况而言,我们一时还无法找到廉价的可代替的能源,开源问题一时无法得到满意的解决,因此我们只有在节流上多下功夫,以节约宝贵的资源。

　　液压系统在机械装置和设备中广泛使用,它的效率向来不高,传统的液压系统设计主要考虑的是系统的工作能力、可靠性及成本,不太注意系统的效率,其效率一般也就在50%左右,造成的能源浪费是十分可观的。因此,液压系统的节能设计对现实的社会与经济都有着十分重要的意义。本文对在液压系统节能设计过程中应考虑的问题进行了探讨。

　　1　液压系统的效率和能量损失

　　液压系统的工作过程是传动装置将原动机的输出能量转换为液压能,并通过执行机构作功的过程,在这一过程中存在着多次的能量转换,在能量的转换过程中,每个环节都存在能量的损失。因此要设计出高效率的液压系统,就应知道系统中的能量是如何损失的。下面对系统能量损失的原因进行阐述:

　　(1)能量转换元件的能量转换损失。液压泵是将机械能转换成液压能的能量转换装置,它对整个液压系统的总效率影响最大。在能量的转换过程中,它不可避免地存在能量的损耗,主要是泄漏产生的流量损耗和有相对运动的表面间由于摩擦所产生的机械损耗;液压缸和液压马达是将液压能转换成为机械能的元件,在能量转换的过程中由于相对运动所引起的机械损失,密封处泄漏引起的容积损失,也都要消耗能量,从而造成系统的效率降低。

　　(2)液压源和负载特性不适应造成的匹配损失。液压系统的输出压力ps、输出流量Qs与执行元件所需的压力pl、流量Ql不匹配。当流量不匹配, Qs>Ql时,产生溢流损失;当压力不匹配, ps>pl时,产生压力损失。匹配程度越低,系统效率就越低,能量损失就必然越大。

　　(3)液压控制元件、辅助元件及结构布局所造成的能量损失。液压控制元件虽不属于能量转换元件,但所有阀类元件都是流阻,其必然会增加系统能耗;辅助元件是液压系统中不可缺少的部分,对系统的效率也有很大的作用,对其选择和使用也会对系统的节能起一定的作用;系统的结构与布局也相当重要,油液沿等直径直管流动时会产生沿程压力损失,其主要是液体流动时的内、外摩擦力所引起的。而油液流经局部障碍(如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩)时,由于液流的方向和速度突然变化,在局部形成旋涡引起油液质点间、以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦,从而产生局部压力损失。两种压力损失都会使液压系统中的功率损耗增加,造成能量损失。