工程机械泵控马达系统辅助节能措施的研究

　　0 引言

　　目前,液压动力系统以其传动平稳、调速方便、功率体积比大等优良性能在矿山机械、冶金机械等许多工程领域得到广泛应用。但是其能量利用率不高,整机效率不高,需要进行节能研究。这个问题随着能源问题的日益凸现,变得越来越紧迫,节能一直是液压传递动力系统中的主要研究方向之一。本文对泵控马达系统进行了节能研究,通过模糊控制的变频风机降温改变液压油的工作粘度来提高液压系统元器件的效率,达到节能的目的。

　　1 泵控马达系统节能原理

　　工作液的粘度对泵、马达等元器件的效率有较大影响;如工作液粘度高管道阻力相对大,泵吸附能力弱;粘度值低,泵马达的泄漏量大,功率损失大。温度、压力的变化改变了工作液粘度,其对系统工作的影响如下。

　　1.1 温度对系统工作的影响

　　温度升高工作液的粘度会显著下降,导致泵和马达的泄漏量增加,影响系统的运行效率;其次对液压系统的散热系统有影响,会增加冷却系统的功率消耗。温度对油液粘度的影响可近似地用下式表示:

　　式中:μt为油液温度为t时的动力粘度;μ₀为油液温度为t₀时的动力粘度;K为油液的粘温系数。

　　以柱塞泵为例,温度引起粘度变化对系统工作效率的影响如图1、2所示。

　　1.2 压力对系统工作的影响

　　压力对系统工作的影响主要在2方面:首先压力的提高能够使液压泵和液压马达的特性发挥出来,如在高压阶段系统能够发挥出最大程度的功率,使系统的效率比较高;其次压力的变化会改变系统工作液的粘度,使泵和马达的泄漏量发生变化。压力提高会使工作液粘度上升,但同时也会使泄漏量加大。对于液压系统来说,在一定的温度下,泵的流量损失Q₁和系统容积损失P1(功率)由下式决定:

　　Q₁=K₁ps, P₁=Q₁ps

　　得出P₁=K₁p²s

　　式中:K₁为泵的泄漏系数(近似为常数,与具体系统有关);ps为泵源压力, Pa。

　　可见泵的容积损失(功率)与泵压力的平方成正比。同时液压系统中其它元部件的泄漏也有此种规律,只是它们的泄漏系数相对较小,液压系统较小的压力提高就能产生很大的能量损失。工作液的粘度随压力的变化规律是:压力增加时粘度增大。当压力不太高时,如在30MPa以下时,粘度的变化不太大,并与压力的变化差不多成线性关系。压力很高时,粘度将急剧增大。粘度随压力的变化可以用下式表示:

　　Mp=M₀e^bp