高效液压传动技术研究

　　0 引言

　　提高液压传动系统工作效率一直是液压技术领域研究的重要课题之一。参考文献[1~8]都进行了不同时期有效的研究工作,对液压传动节能与控制技术的发展起到了积极作用。/液压系统能耗辨识与高效传动技术研究0课题组研究认为:液压传动系统能量损失包括各元件中运动件的机械摩擦(库仑摩擦、牛顿摩擦)损失;泄漏(内泄漏和外泄漏)损失;溢流损失和节流损失;输入和输出功率不匹配的无功损失几方面。机械摩擦损失、介质摩擦损失、泄漏损失所占比例与所选元件本身的机械效率、容积效率、介质粘度、回路密封性能以及系统组成的复杂程度等有关;溢流损失和节流损失所占比例与回路和控制形式有关;而输入和输出功率不匹配的无功损失所占比例与控制策略有关。定量泵供油、溢流阀调压稳压(或安全阀限压)、流量阀调速的传统液压传动系统能量损失较大,通常效率小于50%。即使多泵供油系统、限压式变量泵供油系统、负荷传感系统、比例阀或数字阀控系统、数控变量泵供油的开式液压系统都不同程度地存在溢流损失,或节流损失,或阻尼口损失,或换向阀阀口损失。所以仍有节能潜力可以挖掘。

　　全闭式数控液压系统是一种以数控双向变量泵供油的、闭式回路的、分工况功率匹配的、微机闭环控制的新型传动系统。全闭式数控液压系统从结构组成、控制形式和策略上最大程度地限制了能量损耗,具有推广应用的前景。

　　1 系统组成与工作原理

　　根据负载运动形式,全闭式数控液压系统可以组成泵控缸系统,也可以组成泵控马达系统。

　　1.1 泵控缸系统

　　图1是数控双向变量泵控制液压缸的全闭式数控液压系统试验原理图。图中:辅助油箱1用以储存一定量的油液;补油泵2用以补偿系统中由于泄漏或安全阀、换向阀开启后循环回辅助油箱的油液;溢流阀3用以调节补油泵工作压力;单向阀组4用以向低压管道补充油液;数字双向变量泵(点划线框内) 5用以驱动和控制执行元件的运动方向和速度;单向阀组6用以在超载情况下将高压管道的油液从安全阀排回油箱;安全阀7与单向阀组6配合工作,起安全保护作用(只有微机监控系统出现故障时安全阀才起作用);二位二通电磁换向阀8用以热交换;液压缸9用以驱动负载;压力传感器PS1和PS2用以监测压力管道中的负载压力;温度传感器TS用以监测油液温度;流量传感器FS用以监测管道内流量是否满足需要;位移传感器SS用以监测液压缸的运行位置,当然也可以换成速度或加速度传感器监测液压缸的速度或加速度;步进电机S用以调节数控双向变量泵变量机构。