液压系统节能问题的探讨和分析

　　0 概述

　　自从上世纪70年代末世界性的能源危机爆发以来,节能问题越来越引起人们的重视。尤其进入21世纪后,世界性的能源紧张已经导致了越来越多的国际争端和社会问题,节能问题也已经不仅仅是部分科学技术人员应该考虑的事了,它已经深入到每个人的日常生活当中。

　　液压系统的节能就是要提高液压系统能量的利用率,即提高液压系统的效率。通常人们在设计和使用液压系统时,往往都只侧重于考虑系统的功能要求和成本,而忽视了系统效率的合理充分利用,一般液压系统的实际工作效率大多只有50%左右,造成极大的能量损耗。所以,加强一般液压系统的节能研究具有重要的现实意义。

　　尽管随着液压传动和控制技术的不断发展,各种新型的节能技术不断得到应用,但一般液压系统的基本节能原理和技术仍然具有基础性的指导作用。

　　1 一般液压系统的节能原理

　　一般液压系统的基本结构如图1所示。

　　一般液压系统的能量转换及传输过程是:电动机驱动液压泵(动力元件)做功,把电能转化成液压能;泵通过管路和液压控制阀(控制元件)将液压能传输给液动机(执行元件);液动机在液压力的作用下带动运动部件作直线或旋转运动,把液压能转换成机械能。

　　因此,系统的总效率可由下式表示:

　　其中:a为液压泵电机的效率;

b为液压泵的总效率;

c为液动机的机械效率。

2=PQ,液压能的匹配及传输效率。

　　其中:P为压力利用率;

Q为流量利用率。

　　由上式可以看出,在现有技术的基础上,要提高系统的总效率,无非就是要把系统各个机构和环节的效率和利用率加以改善和提高。

　　对于系统设计者来说,由于受各种外界因素的限制,在进行液压系统的节能设计时,只能从液压系统的内部环节进行考虑,即主要考虑的是液压泵输出效率的最佳控制和利用。

　　一般液压系统工作时泵的输出压力ps和输出流量Qs可以用公式(2)和(3)来表达:

　　其中:p1为节流压力损失;

p2为沿程压力损失;

　　F为负载大小;

　　A为液动机工作腔有效作用面积。

　　其中:QL为负载流量;

　　A为液动机工作腔有效作用面积;

　　v为运动速度;

　　Qy为溢流流量和泄漏流量之和。

　　则系统工作时泵的输出功率为: