浅谈液压系统的节能设计

节能是液压技术面临的新课题之一，产品在如何满足具有适宜的性能价格比、不提高综合运行成本的前提下达到最大的节能效果，是一个值得探讨的领域。在本厂开发的FYD91系列纺织品专用液压打包机产品的液压系统设计中，采用了一些低成本的节能方案，取得了较为满意的效果。

　　

　　节能是通过降低能量损耗来实现的，液压系统的能量损耗主要包括各种不作用于执行器的压力损耗、流量损耗和原动机损耗，本文将分别就上述3方面的节能途径加以分析探讨，供同行参考。

　　

　　1　降低压力损耗的节能设计

　　

　　降低液压系统压力损耗的途径主要应从合理选择控制类元件的类型、布局及连接形式等方面来考虑。

　　

　　图1为采用内控形式、中位卸载机能电液换向阀的液压系统。图中单向阀的作用为：① 提供换向阀所需最低控制压力，一般为0.5～1 Mpa；② 平衡垂直缸下落部分重力使空载下行动作平稳。经分析可知，上述作用只分别在换向动作瞬间和空载下行时才是必要的，在其余时间是压力损耗，从节能的角度来看，这种为了满足某一局部需求而增加系统额外损耗的设计是不合理的。

　　图1　液压系统图

图2为仍采用内控形式电液换向阀的液压系统，但没有利用换向阀中位卸载机能而采用电磁溢流阀控制系统加载和卸载，取消了单向阀，避免了相应的压力损耗。在液压缸有杆腔与换向阀间接入单向节流阀，通过调整节流阀开度获得液压缸空载下行平稳所需的背压，避免了其他运行状态的压力损耗。采用单向节流阀的原因是：① 调节范围大，可避免平衡阀控制压力选择不当带来的弊端；② 当采用变量泵系统时可获得更好的节能效果。因平衡阀提供的是固定背压，而节流阀提供的背压与流量有关，当因负载的增加，系统压力增高至泵变量状态时，实际上已无需以背压来保持液压缸下行的平稳性，节流阀与流量同步减小的背压更接近于符合这一要求，所以比采用平衡阀更合理。

　　图2　液压系统图

在图1或图2所示系统中，换向阀与液压缸油口应选择合理的匹配方案。因换向阀内部流道结构的差异，各油口间具有不同的压降特性，国外产品大多提供这类特性曲线。对于一般油口非对称设置的较大通径的换向阀，其A－T油口压降小于B－T油口压降。对上述系统而言，因液压缸无杆腔排量大于有杆腔排量，故应将液压缸无杆腔与换向阀A口连接，有杆腔与换向阀B口连接，以降低压力损耗。对于系统实际排量接近或短时间大于换向阀额定排量时，这种选择尤为必需，所降低的压力损耗可从阀的流量特性曲线查出。小通径换向阀也存在这类油口选择问题，但一般影响较小。这也是设计者容易忽视的问题。