液压系统的节能技术与应用

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第ｌ ０卷 第 ４期
２０ ０８ 年 ８月
辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报
Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｆ ＩＯ ＩＧ Ｒ Ｖ Ｎ Ｉ Ｌ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｏ Ｃ Ｍ Ｕ １Ａ 、 Ｎ Ｏ Ｒ Ａ Ｏ ＬＡ Ｎ Ｎ Ｐ Ｏ Ｉ ＣＡ Ｏ Ｌ Ｇ Ｆ Ｏ Ｍ Ｎ Ｃ ｑＯ Ｓ Ｉ
挖掘机超载时 ， 安全 阀或过载 阀打开 ， 压力油 通过安 全 阀回油箱 ， 发动机全部功率 都会消耗在溢流阀上。挖掘机在 回转启 动时 ， 由于挖掘机上 车 巨大的转动惯 量 ， 回转马达 不 能完全 吸收泵输 出的流量 ， 多余 流量只能通过平衡 阀溢 流回 油箱 ， 造成功率损失。 挖掘机在制动时 ， 回转多路 阀关 闭， 因上 车 巨大的转 但 动惯量 ， 回转马达继续转 动（ 当于液压泵 ） 排 出的液压 使 相 ， 油经平衡阀到 回转马达的另一边 ， 因此平衡 阀起到溢流 阀的 作用 ， 将上车 的动能转化为液压系统 的热量而耗散 。 （ ） 纵阀中位 时能量损失 ３操 挖掘机工作装置停 止作业 时 ， 操纵 阀处 于 中位 ， 时 各 此 液压泵 只克服管道阻力 和为 防止气蚀 而设 的背压 ， 系统压力
１ 挖 掘 机 的 能 量 损 失 分 析 液压 挖掘 机在 工作 时 ， 多 路 阀 开 口较 大 ， 统 没 有 过 若 系
油机理想工作点应 位于低 耗油 区。由于挖 掘机工作 负载 的
多变 性 ， 动机 一液压泵系统不大可能在各种工况下都处 于 发 最经 济工作状态 ， 发动机工作点经常处在耗油率较高 的区域
的挖掘作业 时 ） 恒 功 率 控制 与 负载 工 作 点不 能 很好 地 匹 ， 配， 液压 能量损失很 大。因此 ， 目前在 国外挖 掘机液 压系 统

制与 定量 泵组成 的 节能 系统 ．
流量 比例和压力 比例控制 的双 比例 控制节能 技术是 随着注射成形技术的发展及控制性能的提
收稿 日 ：０ ７ ０ — ７ 期 ２ ０ — ９ ０ 作者简介 ： 张友 根（ ９ ７ ） 教授级高级工 程师 ， １５ － ， 中国管理科 学研究 院学术 委员会特约研究员 。从事塑料机械的研 发工作 。
引 言
液 压 动 力 驱 动 系统 是 注塑 机 最 常用 的 一 种 系 统， 也是注塑机最主要 的能耗所在 。因此注塑机节 能的重点在于提高液压动力驱动系统本 身的能量 利用效率 ， 使驱动系统输出功率与执行机构执行功 率达到 自适应调节匹配， 两者之间的能源利用率越 高， 系统节能效率也就越高。 注 塑机 液 压 动 力 驱 动 系统 一 般 有 以下 二 种 ： 全
注塑机节能液压 系统的应用分析与研究
张友根
（宁波海航塑料机械制造有限公 司 浙江宁波 ３５０ ８ ６） １
摘要 ： 该文对注塑机上采用 的几种节能液压动力驱动 系统 的性能及其应用 进行 了较 为详尽的分析与研究 。鉴于每 种液压节能动力驱动系统 各有其特定的应用对象 ， 文章指 出应根据整 机的性 能 、 注射成形制品 的工艺 、 研发及 制造
一
液压驱动系统；电液混合式驱动系统。液压驱动系 统是 注塑 机最 为广 泛 使用 的动 力 驱动 系统 ，也是 节 能动力驱动系统方面的重点研究对象 。从节能角度 来说，电液混合驱动系统是对能源利用率不高的液 压驱 动系 统 的创 新发 展， 理想 的节 能驱 动系统 。 亦是
１ 节能全液压驱动控制 系统
利用注塑机加工产 品的工艺 过程一 般分为锁 模、 射胶 、 熔胶 、 压 、 保 冷却 、 开模等几个 阶段 ， 各个 阶段均需不 同的压力和流量 。就液压泵及 马达而 言， 注塑过程始终处 于变 化的负载状态 ， 在装有定 量泵 的液压系统 中， 液压泵 以恒定 的转速提供恒定 的流量 ， 多余 的液压 油则通 过溢 流阀回流 ， 此过程 也称作高压节流。 据统计， 由高压节流造成的能量损 失高达 ３％一 ８ ６ ６％。为此， 减少节流损失以及提高能 量利用效 率 ，就成 Ｊ 液压驱动系统节能的发展方

设 计与制造应尽可能满足生 态环境发展的要求 。 本文对． ７ － 程机械液压节能技 术的现状及发展趋势进行 了分析 ， 以 促使 对该项技术的普及
和 蕴 鼠
关键词 ： 工程 机 械 ； 液压节能技术 ； 发展现状
工程机械作 为国家工 程建设的排头兵 ， 在各个工程建设项 目中 能化程度越高 ， 对 于设备 的控制更加简单 ， 工作方式 也更加合理 。 但 ． 要实现智能化 ， 就必须运用大量的控制器和传感署 懿 在过去， 这 都起到 了非 常大的作 用。 但工程机械设备本身却一直存在着对燃料 是 ， 使整个设备的 需求大 ， 排放严重 ， 对 周边 环境产生较大 的影 响。因此 ， 研究 工程机 些硬件的安装会导致机器 内塞满大量 的导线与线头 ： 械 的节能技术是 十分 必要且具 有重大意义的。 本文从工程机械液压 控制 系统变得十分复杂 。自从有 了现场总线及 嵌入系统 后≥ 这祥 系统 出发 ，探讨 了液 压节 能技术 的发展现状 以及 未来发展趋势 ， 以 的问题便迎刃而解。 这项技术的应用不但确保了控制系统的强Ｉ 大功《 ： 期为从业人员 提供有 价值的参考 。 能， 而且有效的减少 了系统所需 的空 间体积 。这就是现场总线及嵌 １ 液 压 节 能 技 术 的研 究现 状 入式 系统 的优点 ， 集成化程度高 、 可靠 性强 、 结构简单 。尤其在现在 科技飞速发展 的前提 下 ， 系统 所用芯片功能越来越强 ， 体 积也越来 １ ． １电液 比例控制智能化 电液 比例控制技术将 液压 参数通过 电信号 的方式进 行传递 ， 能 越小 。使得这项技术的应用效果也越来越出色。 ２发展 趋 势 有效 的提高 系统 的相应速 度 ， 能很好 的解 决工程机械液压复 杂的信 号传递 问题 。尤其在 当下计算 机迅速发展 的背景下 ， 使得 电液比例 以上 所介绍 的是 目前来 说在液压系统 节能技术 中运用 比较多 控制技 术的智能化 程度得 到进一步加 强 ，通过计 算机 的智 能化处 的集 中技术 。但 目前来 讲 ， 工程机械 中对节能影响最 明显 的仍是系 理， 能进 行液压系统各参数 的 自动监控 ， 将所需要 的参数 进行显示 ， 统的功率 匹配 问题 。过去采 用的通常是局 部功率匹配 ， 这样 的方式 研究人员可 以以这些参数 为基 础 ， 针对机 械的液压系统性能进行 调 很难 实现较为明显 的节能效果 ， 同时 ， 在局部 功率 匹配 的过 程 中容 节， 从 而达到提高设备工作 效率 ， 降低 能源消耗 的 目的。 并 以此来促 易出现干涉现象 ， 为节能造成更大 的阻碍 。而现在 尚不成熟 的全局 进液压节能技术 的应用 与发展 。 功率 匹配 比局部功率匹配具 有更好 的灵 活性 ， 而且全局功率匹配能 有效 的解决干涉问题 ，并 能从整体有效 的提高液压 系统节 能效果 ， １ ． ２多路阀多方式组合控制 在工程机械 中通常运用 四通路以及六通路多路 阀 ， 在多路 阀系 是工程机械液压节能技术未来 的研究方 向和发展趋势 。 统中， 优先 回路通常 由直通供油路 组合而成 ， 而 中位 时 的直 通贿赂 参考文献 以及并联供油路则组成并联 回路 。这样 一来便能有效 的将 功率 、 流 【 １ ］ 汪世益， 方 勇， 满忠伟等 ． 工程机械 液压 节能技 术的现状及 发展趋 量、 压力 变化 等信 号组合起 来 ， 并对 系统进行反馈 ， 全面提升负荷 敏 势［ Ｊ ］ ． 工 程机 械 ， ２ ０ １ ０ ， ４ １ （ ９ ） ： ５ １ ～ ５ ７ 感 阀的全面控制能力 。例如 ， 设 计通用 阀的时候 ， 组合进油联 ， 便能 ［ ２ ］ 张海 洋． 工程机械 液压 系统节能措施及发 展趋势 【 Ｊ １ ＿ 公路 与汽运 ， 实现流量负荷传感控制 。 此外 ， 在挖掘机液压系统的设计过程 中， 可 ２ ０ ０ ８ （ ４ ）： ２ ０ ２— ２ ０ ５ ． － 以用多路 阀将工作臂 自合流 、 回转优先 、 压 力反馈泵排 量控制 等多 种功能组合在一起 。在多路 阀使用 越来 越频繁 的发展趋势之下 ， 研 究其智能化组合对于液压系统节能具有一定 的实践意义 。 １ ． ３ 混合动力 系统 现如今 ， 在液压挖掘机 、 城市公 交 、 轿车等 汽车以及 工程机械领 域内， 混合动力系统 已经得到 了十分广泛 的应用 。混合 动力系统可 分 为电力蓄能以及压力蓄能两类动力系统 。 其 中电力蓄能 的混合动 力 系统可细分为混联式 、并联式 以及 串联式三种混合动力系统 ， 这 三种方 式都 是采用电能作为储存能源 的动力 系统 ， 这种 系统 的优点 在 于能保持 电动机 的稳 定运行 ， 延长 电动机使用 寿命 ， 并能在 工作 过程 中对 多余 的电能进行 回收 ， 以达 到系统节能 的 目的。压 力蓄能 的优点在 于 ， 对零 部件起到一定 的保护作用 ， 能降低零 部件 的损 坏 率， 并能有效 的控制设备尾气 的排放量 ， 从 而减少对环境的污染 。 与 此 同时 ， 压力蓄能混合动力系统在汽 车上的应用能很好 的实 现汽车 牵 引力 的控制 以及能量的传递 。

统设 计过 程 中应 注意 的 问题 进 行分析 ， 非常必 要 的 。 是
总效率 ， 对整个 系 统 的 总效 率 影 响很 大 。这不 仅 与 它
液压泵 的类 型有 关 ， 受 运行 工 况 以及 磨损 情况 等 因 还
素 的影 响 。
２ ２ 控 制 元 件 的 能 量 损 失 ．
１ 引 言
生 的机械 损失 和 因泄 漏 而产 生 的容 积 损 失 ， 分别 用 可 机械 效率 和容 积效 率来 表 示 ， 者 乘 积 即为 液 压泵 的 二
液压技术 凭借 其突 出 的优点 ， 成功 用 于功率偏 大 、 运动 过程需要 控制 和调 节 的地 方 。但一 般液 压 系统 的 实际工 作 效率 不 高 ， 多 只 有 ５ ％ 左 右 Ｊ 这 通 常是 大 ０ ， 由于设计 和使 用液 压 系统 时 ， 只侧 重 于 系 统 的工 作 能 力、 可靠 性和 成本 ， 而忽视 了系统工作 效 率所致 。随着 能源供应 日趋 紧张 ， 开展液 压 系统节 能研 究 ， 液压 系 对
骤 ， 而提 高 了 系统工作 效 率 ， 到 了节 能 目的 。 从 达 关键 词 ： 能 ； 节 液压 系统 ； 设计 中图分 类号 ： Ｈ ３ ． 文献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ０４ ５ （０ １ ０ －０ １ ３ Ｔ １７ ７ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）４０ ３ － ０
元件 、 执行元 件 、 辅助 装 置 和 工作 介 质 五 大 部分 组 成 ， 其能 量转换 和传递 情况 如 图 １ 所示 。
产生压 降 ， 这必然会增 加能量 消耗 ， 使系统 总效 率降低 。
２ ３ 执 行 元 件 的 能 量 转 换 损 失 ．
执行 元件是 指 各 种液 压 缸 和 马 达 ， 们 在 液压 能 它 转换 为机 械能 能过 程 中 ， 动力 元பைடு நூலகம்件 一 样 存 在着 机 械 同 损 失 和容积 损失 。对 于带 有 可 靠 密封 的液 压 缸 ， 泄 其

议 事 日程 。 为 此 ，主 要 介 绍 了 几 种 节 能 液 压 元 件 和 典 型 的节 能 液 压 系统 的应 用 状 况 ，并 对 液 压 回路 的 节 能
发 展 趋 势 进 行 了 阐述 ，为 更 好 地 利 用 能 源提 供 了参 考 。
关 键 词 ： 机 械设 计 ；液 压 元 件 ；综 述 ； 液压 系 统 ；节 能 技 术
２００６ 年 ９ 月
农 机 化 研 究
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第 ９期
液 压 节 能 技 术 的 应 用 与 发 展
徐 鹏 ，米 伯 林 ，李 杞 超
（东 北 农 业 大学 工 程学 院 。哈 尔 滨 １５００３０）
摘 要 ：节 约 能 源 已经 成 为 当 今 社会 的 主 流 问 题 ，对 于 液 压 技 术 领 域 中 的液 压节 能 技 术 的探 讨 也 逐 渐 提 到
插 装 式 锥 阀又 叫二 通 插 装 阀或 逻 辑 阀 。它 由控 制 盖 板 、插 装 主 阀 、插 装 块 件 和 先 导 元 件 组 成 。其 工 作 原 理 是 控 制 盖 板 将 锥 阀组 件 封 装 在 插 装 块 体 内 。并 且 沟 通 先 导 阀 与 主 阀 。通 过 锥 阀 启 闭对 主 油 路 通 断 起 控 制 作 用 。插 装 阀配 以先 导 控 制 后 。可 将 每 条 流 道 上 串联 阀 的 个 数 减 到 最 小 。使 大 流 量 的 主 回路 得 到 简 化 。先 导控 制 尽 管 仍 用 滑 阀 式 元 件 。但 其 通 流 功 率 大 为 降 低 。流 动 损 失 随 其 减 小 。 而 锥 阀
收 藕 日 期 ： ２００５一ｌｌ一０５ 作者 简介 ：徐 鹏 （１９８１一）．男 ，河北 洛 庭人 ，硕 士 研究 生 。（Ｅ—

并且 因无毒 性而很 容易进行生物 降 解。 植物性 负载 系统 压力相 近及 负载 流量 的变化 范围较 够使 二次元件在 四个象 限内工作 ， 提 供了泵和 的基础油 主要是有 自 然 界中的植物 提 炼的 ， 如 显著 时， 需要 使用恒 压的变 量泵为动 力来源 ； 马达 的工况， 从而 在一定程度 上实现 了能量 回
１生物可 降解液压 油
１ ． １生物可降解液压油的概 念
回收 ， 提高产品的可靠性和 使用时间。 （ ２ ） 环保 服阀对变量油缸 中通过 的流量进行控 制 。 对于 型原件和材 料 的使用。 对工作过程 中用到的液 二次 元件 的转 速变化 需要 与二次 元件 相关 的
ห้องสมุดไป่ตู้
转轴 的光 电编码 器或其 他的设 备传 输 给控 制 控制 器采 用一定 的方法将 产生 的控 制信号 的工作过程 中不仅能 够满足系统 的工作要求并 （ ３ ） 最少的 能耗原则 。 要 使用相容性较好 的各 器， 且在此 过 程 中不产 生危害环 境 污染 物 的液 压 种材 料， 尽量不使用难 以回收和不 能回收 的材 传 送到电液伺服 阀， 并 在其作用下 对变 量油缸
所 谓生物可 降 解液 压油是 指 在液 压 系统 体、 密封件以及其他元件减少其对 环境的损害。 在保证 产品性能的 基础上， 确 定使用时间， 的左右移动进行控制 。 通过该法将 改变二次 元 油。 其 主要的 指标 在于生物可 降 解特 性 ， 它是 料， 液 压 系统 产生 的污 染物 被生物 的 分解 作用分 减 少其在 使用中的消耗 。（ ４ ） 采用先 进理 念设 件的斜盘倾 角， 同时将二次 元件的排 量进行 改 解为简单的无机物的过程。 计原 则。 注意在 设计过 程中不断的优化产 品的 变， 并使 系统处 于稳定 的状 态。 在此 状态下， 可 性能 ， 树立品牌意识 。 在产品性能相 同时， 尽量 以产生各种设定 转速 ， 在 改变电液 伺服 阀的控 制 信号 的情况下 可使 二次 元件的 转速 无 级变

关键词 ： 挖 掘机 混合动力 液压控制系统 节能
伴 随着 全球 工 业化 进程 的不 断推 进 ，能源 和环 境 机液压 系统的效率是挖掘机节能研 究的重 中之重。 是 当今人 类 生存 和发 展 所要 解 决 的紧迫 问题 。挖掘 机 作 为土方工 程 施 工 的一 种重 要工 程 机 械 ，其市 场 占有 ６ ５ ％～ ７ ０ ％ 的土方量 由挖掘 机 完成 【 ｌ 】 。虽然挖 掘机 具 备
（ ２ ）起 降重物、行走 、回转、变幅时快 速制动 ； （ ３ ）被 吊物体未离开地 面就进 行回转或行 走 ； （ ４ ）钢丝绳乱 绕在卷扬 机上 ；
（ ５ ）超 载 ；
求履 带起 重 机 应用 的相 关人 员对 科 学使 用 的知 识 掌握
越来越 多。当然 ，大型 吊装 的安全 进行，除了注意履带
摘
要： 针对挖掘机 工作特点和能量利用情况， 介绍 了传统挖掘机 的液压控制系统 ， 分析了传统挖 掘机液压 控制
系统 的优缺 点； 根据容积调速 回路的特点和液 压变压器 的工作特性 ， 建立了基于 Ｃ Ｐ Ｒ（ 压 力共轨） 网络的混合动力挖掘
机 的液压控制系统 ， 介绍了该类 型挖掘机液压 系统的工作特性 ， 解决了能量 回收的问题
原 理 是 采 用操 纵手柄 的开度 来 控制 的先 导压 力 来 间接 量机 构 使其 排 量与旁 路 回油量 成 负线 性 的关 系。这 样 地 控 制换 向阀开度 及调 节 液 压 泵 的排 量 。当 工作 装置 就 可以使 液 压 泵 的流 量 随着 负 载 的需求 而变 化 ，减 少
没有 动作 时，在 液 压 泵 上 没有先 导压 力并且 斜盘 摆 角 了 回油过 程 的功 率损 失 。负流 量 控制 系统 的 缺点 在于

开挖 的的主要设备 ， 在建筑 、 矿 山采 掘 、 水利 电力施工 、 交通运 输 、 机工程 、 农 等各类工程 中都有 着广泛 的应用 据报道 ， ， 世界上各种土方 工程约有 ６ ％一 ０ ５ ７ ％的土方量 由液压 挖 掘机来 完成的 。但 是 由于液 压挖掘机 的用量大 、 油高 以及环 境污 耗 染 等诸多 问题 ， 当今 世界节能减排 、 低碳经 济已成为发 展之主流 ， 因此 液压 挖掘 机节能技术的研究 已成为当今研究 的热 门课题之一 。 ２液压挖掘机 能量损失探 析 ． 但 由于液压挖掘机负载状况 变化 较大 ， 在没有节能措施 的情况 下 ， 液压 系统的效率变化也非常大， 存在各种形式 的能量损失 ， 主要如下 ： （） １ 空流损失 液压 挖掘机上多采用六通 型多路 阀作为液压系统换 向和流量 控制 元件 ， 用定量 泵或变量泵 供油 。在 这种系统 中 ， 由于存在 回油背压 ， 会 造 出旁路油 料回流 ， 从而产生能量损失 ， 即旁路空流损失 。 （） ２ 节流损 失 六通 型多路 阀液压挖掘 机操作工 作时 ， 般会通过控 制操纵 阀开 一 度进行节 流调速 ， 需要利用旁路节 流作用 使系统压力升高 ， 以克服 负载 压力 ， 而造 成能量损失 ， 从 即节流损失 ， 直到系统压力升到预定 高度 ， 旁 路节 流调节 停止 ， 这种损失才会消失 。 （） ３ 溢流损 失 挖掘 机工作 时 ， 随着 负载压力 的增 加 ， 泵输 出压力也 逐渐增加 ， 当 超 出安全 阀或过载 阀设定压力 时， 全阀或过载阀打开 ， 安 压力油通 过安 全或 过载 阀回油 箱 ， 系统 开始溢流 。当工作装 置因负载过 大而停止动 作时， 如果不 采取措施 ， 液压泵输 出的全部 流量 都通过溢 流阀 回油箱 ， 此 时发动 机的输 出功 率都消 耗在溢 流阀上 变成热 能 ， 致油 温升高 。 导 由于工况 的复杂性 ， 经常处于过载状 态 ， 由于系统溢流而产生 的功率损 失就 相当可观 了。同时挖掘 机在 回转 启动时 ， 由于挖掘机 上车 巨大 的 转动惯量 ， 马达不能完全吸收泵输 出的流量 ， 回转 多余流量只能通过平 衡 阀溢流 回油箱 ， 因此平衡 阀起 到溢 流阀的作用 ， 将上车 的动能转 化为 液压 系统 的热量 而造成 能量损 失。 （） ４ 操纵 阀中位 时能量损失 挖掘机停止作 业时 ， 各操纵 阀处 于中位 ， 此时液压泵只克服管道 阻 力和为防止气蚀 而设的背压 ， 系统压力不 高 ， 变量泵因功率 自动调节 但 流量却很大 ， 这也会造成不小 的能量损失。

１２ 蓄能 器种 类与主 要作 用 ．
忽视 的 问题 。而且 近些年 来 ，蓄能器 的研 制与 应用 日
益成 熟 ，这也 为蓄能 器在 注塑 机液压 系统 中的节能应
用提 供 了有 力 的支持 。但 是 ，将 蓄能 器直 接用 于注 塑
机进 行节 能研究 很少 。
１２ １ 蓄能 器种类 ．．
金 属嵌件 的质地密 实 的塑料制 品一 次成 型 ，且 其 易于 实 现 自动化 、生产 能力 较高等 方 面的优 点 ，因此成 为
塑料 机械 中生 产数 量最 多 、增 长最 快 的机种之 一 。随 着 注塑机 在 塑料行业 的发展 ，其节 能环保 技术 越来 越
的容器 。 因此 ，蓄能器 可 以作 为辅 助 的或者 应急 的动
，
Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔｈ ｓ ｒｉｌ ｓ ｍｍａ ｉｅ ｅａ ｏ ａｉ ｎ ｃ ｕ ｌｔ ｒ ｔ ｐ ｉ ａ ｔｃｅ ｕ ｒｚ ｄ ｌ ｂ ｒ ｔｏ ａ ｃ ｍｕ ａｏ ｙ ｅ
，
ｆ ｎ ｔｏ ｕ ｃｉ ｎ， ａ ｐ ｉａ ｉｎ． Ｔｈ ｐ ｅ ｅ ｔ ｐ ｌｃ ｔ ｏ ｅ ｒ ｓ ｎ
此来 提 高其能 量 的利用 率 。
液压 系 统 是 为 注 塑 机 的 各 种 执 行 机 构 （ 缸 、 油
１２ ２ 蓄 能器 的主要作 用 一１ ．． ７
液压 蓄能 器功 用就是 将液 压系 统 中能源装 置产 生
马达 ）提 供速 度 与 压 力 的重 要 回路 ，是 注 塑 机 工 作
受 到人们 的重 视 。节 能 型塑料 机械 已逐 渐成 为众 多消
费 者和生 产商 共 同追 求 的一大 目标 ，节 能型 注塑机 将
成 为今后 市场 前景非 常广 阔 的产 品。塑机 的最 主要 的

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
能源关系着 国家安全与 国民经 济的发展 ， 国家安全保障的基 是 ２３控 制 泄漏 ． 础 与 国 民经 济发 展 的 的基 础 。环境 是人 类 生 存 的 基础 ， 良好 的环 境 密 封 是解 决 泄漏 问题 的 最 重要 、 有 效 的 手段 。液 压 系统 如 果 最 是社 会 更 好更 快 发 展 的需 要 。 密 封不 良 ， 可 能 出现 内外 泄 漏 ， 容 积效 率 系 数 下 降 ， 则 使 导致 能 量 浪 １当 前局 势 ： 源 紧缺 ， 境 污 染 能 环 费 环境 污染 。外 泄漏 主 要 是 指液 压 油 从 系统 泄 漏 到 环境 中 ， 内泄 漏 世 界 各 国经 济 不 断 加速 发展 ， 业 化 不 断 深 化 ， 械 化应 用程 是指 由于高低压侧的压力差的存在以及密封件失效等原因 ， 工 机 使液压 度不 断 提 高 ， 汽 车 、 能家 居 等 进 入 千家 万 户 。 能源 被 大 量 消耗 ， 油在系统内部 由高压侧流向低压侧。 小 智 外泄漏人们可以直接观察到并 环境 污染 日益 加 重 ， 存 环 境遭 到严 重 的破 坏 ， 生 人类 的生 存 与 可持 予 以重 视 和处 理 ， 内泄漏 往 往 易 被 忽视 。防 止泄 漏 需要 不断 改 进 密 续 发 展 面 临前 所 未 有 的挑 战 。 如何 协 调 经济 发 展 与 环境 保护 二 者 间 封 材 质 ， 广 应用 各种 兼 容 性 好 且 抗 磨 的 密封 材 料 ， 用无 外泄 漏 推 采 的关 系 ， 经 济发 展 所需 要 工 业 化 、 化 支 持上 的一道 难 题 。 是 机械 而机 密封 结 构 和密 封 系统 ， 泄 漏量 控 制 在最 低 限度 内。 将 此外 ， 重 视元 需 装配 、 管 各 个 环节 ， 高 加 工 水平 以提 高 阀类 元 件 通道 保 提 械行 业 在 追求 减 排标 准时 ，则将 主要 精 力 投 入到 新 能 源 的应 用 上 。 件 的加 工 、 但 从 机 械 化相 关 产业 链 来 看 ， 尚不 能 完 全取 代 旧能 源 。随 着 对 液压 内表面的光洁度和精度 ， 在装配 、 保管过程 中注意防尘 、 清洗去毛刺 系统 的 学 习 ， 为对 机 械液 压 装 置 的 改 善是 一 个 不错 的选 择 。它可 等 ， 认 对精密零件还应注意包装 、 防碰 、 防潮 ， 减少内摩擦 、 发热和内泄 以适 用 于各 种 类 型 的器 械 。在 不 改 变 机 器结 构 的前 提 下 ， 过 改善 漏 。 通 控制泄漏的主要措施有 ：１采用 间隙补偿 。 ２提高制造和装配 （） （） ３合 ４正 液压系统 ， 可以有效节省液压油的浪费 ， 从而达到节约燃 油、 降低排 精 度 。（ ） 理 选择 液 压 油 。（ ） 确 的密 封 。控制 泄 漏 不仅 可 以节 放、 达到 节 能 环保 的效果 。 某 种程 度 上 讲 ， 装 置 的节 能 改 善是 约 能 源 浪费 还 可 以减 少 环境 污染 。 在 液压 促 进 工业 化 、 械 化发 展 的 一 利器 。 机 ２ 优化 连 接形 式 ． ４ ２液 压 装 置 节能 相关 措 施 在液 压 系统 工 作 中经 常 出现 动力 源 输 出 流量 过 剩 及压 力 过 剩 ， 液压 装 置 的能 量 损 耗 主 要 是 元 件 本 身 的 压 力 损 失 及 元 件 之 间 这 是造 成 能 源浪 费 的 又一 因素 。 以提 高匹 配 效率 也是 节能 重要 措 所 连 接 处 的泄 漏 、 内摩擦 。 因此 ， 想 减 少 能量 损 耗 ， 得 合 理选 用 相 施 。定 量 泵 具有 结 构 简单 、 格 便 宜 、 作 可靠 等 优 点 ， 液 压系 统 要 就 价 工 在 关 元 件 ； 高 液压 泵 、 达 、 压 缸 等 液 压 元 件 效率 ； 化 液 压 元 件 中常被 广 泛 应用 。因此 可根 据 工 况 特点 改 变泵 及 负载 连 接形 式 。如 提 马 液 优 的结 构 、设 计 合理 密 封 装置 和 形式 ， 合 理 润滑 减 少 内摩 擦 等 。 选用 采用变频河流调速控制节流调速 回路技术可改善液压 系统 的节能 ２１采 用 节 能 的液 压 元 件 ． 效率 ， 减小节流损失 ， 避免 了过剩压力和过剩流量 ， 提高工作效率 ； 采 用 节能 型液 压 元 件 是 系 统 的重 要 节 能 手 段 。液 压 系 统 工 作 在 负 载 不 大 情 况 下 ， 将 负 载 串联 ； 执 行元 件 处 于 轻 载 在 高 速 的 可 在 时 ， 于 内部 压 强 增 大 引起 的元 件 及 其 连 接部 位 的 能源 泄漏 、 由 内摩 工 况下 ， 使 用 多泵 并 联分 级 调 配 。 则 擦 、 热 及 回油 路 上 的背 阀 压 的压 力 损 失 等 。常用 的节 能 液压 元 件 发 ２５ 优化 整体 装 置 ． 有 蓄 能器 、 飞轮 、 限压 式变 量 泵 、 压 式 变 量 泵 、 截 面液 压 缸 、 装 恒 变 插 在 连 接元 件 组 成液 压 系 统 时选 择合 理 的管 径 ，优化 管 路 布 置 ， 式锥阀等 。 如在液压系统中采用飞轮或蓄能器就可有效降低设备的 可 以减 少 系统 内液 流 阻力 、 高 系 统 效率 的有 效 途径 。同 时在 设 计 提 功率 ， 时缓 和 冲击 压 力 ， 同 吸收 压 力 脉 冲 ， 过多 的动 力 源存 储 用 于 系 统 时 应力 求 液 压 元 件 与 控 制 元件 的数 量 最 少 ， 以减 少 流 阻 和 能 将 作 为辅 助 动 力 源 ； 负荷 敏 感 式变 量 柱 塞 泵 可 则 随负 荷 变化 自动 调 节 耗 ； 在回路 中应处理好阀类元件的流阻设置 、 分配和计算 ， 尽可能使 流 量 ， 少 压 力 油 过 多 输 出 浪 费 ； 截 面 液 压 缸 可 有 效 地 避 免 选 用 阀能在大 、 减 变 中开 口状态下工作 ， 以减少非安全需要的溢流量 ， 减少能 大流量 、 大功率油泵带来的能量浪费 ； 插装式锥阀可将 每条流道上 量损失 。采用高度集成 阀是节能 的有效措施之一 ， 它能成功取代数 串 联 阀 的 个数 减 到最 小 ， 大 流 量 的 主 回路 得 到简 化 ， 到 减 少 液 量 众 多 的分 离 式 单 功 能 阀 类 控 制元 件 ， 可缩 短 液 流 路 径 ， 少 流 使 达 既 减 压油 的浪 费 。 阻损失 ， 又可使 系统和整机结构 紧凑 ， 减少 自重引起的能耗 。 ２２提 高 液压 元 件 效 率 ． ３ 结束 语 液压泵作为初次能量转换 装置 ，对 液压 系统 的总效率 影响很 可 持续 发 展 是 当今 世 界 的 主题 环保 节 能 、 色 能 源是 实 现 可 绿 大 。 因此选 择 合 适 的 动力 源 ， 择 对 应 参数 的液 压 泵从 而 提 高 液 压 持 续发 展 的两 大 措 施 。近几 年 来 国家 不 断 地 大 力 支 持 开 发新 型 能 选 泵 的总 效率 。 因而就 要 提 高其 容积 效 率 和 机 械效 率 ， 而这 不 仅 与 液 源 ， 新 能 源尽 可 能 地用 于 社 会 生产 生 活 的 方方 面 面 。 当然 我 们在 将 压泵 的结 构 形 式 相 关 ， 与 使用 压力 、 压 泵 转速 及 液 体 粘 度 等 因 开 源时 也不 要 忘 记节 流 ，而液 压 系 统 的节 能 也 是 节流 的其 中手 段 。 还 液 素也有关。 因而提高液压泵总效率的途径有： １选择合理 的液压泵 液 压 系 统 的节 能 环保 是 实现 机 械行 业 可 持续 发展 的又 一措 施 。 （） 优化 形 式 ；２选 择 合 理 的液 压 泵转 速 ；３ 选 用粘 度 合适 的液 压 油等 。 （） （） 同 液压 系 统节 能 ， 会 促进 机 械 行 业 的节 能 环保 。从 而减 少 经 济 发 展 将 时在选用液压泵时 ， 注意泵 的规格与其配套设备的匹配 ， 要 在负载 所 引起 能源 紧张及 环 境 污染 的压力 。 此就 我 对液 压 系 统 的学 习提 为 小， 功率 小 的 机械 设 备 中选 用 齿 轮 泵 ； 载 大 ， 率 大 的机 械 设 备 中 出相 关 部分 措 施 。 负 功 选 用 变 量柱 塞 泵 。 参 考 文献 液 压在 不 同 直径 结 构 的 管 道 中流 动 时 ，其 效 率 也 有较 大 差 异 。 【】 玲 ， １许福 陈尧 明． 压 与 气压 传 动 ， １ 械 工业 出版社 ，０ ０８ 液 Ｉ ． Ｍ机 ２ １ ． ． 管 路 的 压力 损 失 与管 道 直 径 和结 构 、 压 油 粘度 、 体 流速 等 有 关 。 ［］ 伟 ． 能减 排 的 意 义 、 液 液 ２李宏 节 障碍 及 实施路 径 『． Ｊ 中国党 政 干 部论 坛 ， １ １ １． 所 以可 从 以下 几 种措 施 来 减 少 其压 力 损 失 ：１合 理 选 择油 管 内径 ， （） 避 免 油 管过 流 断 面 突然 扩 大或 缩 小 而 增 加 压力 损 失 ： 路 内径 的选 【】 秀． 能 与液 压 系统ｆ ． 与 气 动 ，９ １ （ ）４ ４ ． 管 ３雷 节 Ｊ 液压 １ １９ ，３ ：卜４ ． 择要以降低流动造成 的压力损失为前提 ， 液压管路 中液体的流动 多 『］ 新 ． 压传 动 与控

现 节 能的 意 义。 关 键词 ： 液 压 系统 ； 节能 ； 设计
用元 件 集 成式 连 接来 替代 。 ３ － ４辅 助元 件 的选 用 除了以上主要元件外 ， 系统 中还需要管路 、 过滤器 、 油箱 、 压力 表、 密封装置和蓄能器等辅助元件 ， 它们同样对液压系统的工作性 能 具有 巨大 的影 响 。 ３ ． ４ ． １管路及其接头 ： 应尽量缩短管路 ， 多使 用法 兰连 接 ， 少用 管接头， 以减少流道的突变现象； 保证管路有足够大的通流面积 ； 控 制流速 ， 通常保证低压 系统管 内流速 ≤３ ｍ ／ ｓ ， 高压 系统管 内流速 ≤ ５ ｎ Ｖ ｓ ， 泵的吸油管道流速＜ １ ． ５ ｍ ／ ｓ ， 回油管路流速≤１ ． ５ ｒ ｎ ／ ｓ 。 ３ ． ４ ． ２蓄 能器 ： 作 为 系 统 中起 到辅 助动 力 的元 件 ， 可 以用 来 回 收 或储存能量。通常对于低压大流量的液压系统 ， 可采用大流量液压 泵配 低 压 蓄能 器 ， 起 到 增 加短 时 大 流量 的效果 ， 从 而 达 到 节约 能 源 、 耗 损 问题 。 降低温度、 减振 、 缓冲 、 吸收压力脉 冲等作用 ， 使得系统平稳运行 。 ２ ． １内 、 外泄漏 ： 部件 之 间有 孔 隙 ， 由于 孔 隙 的两 头存 在 压力 差 ， ３ ． ５合 理选 取 液压 油 此时就会发生内泄现象 。 部件 的结合 区域之 间因为没有做好封闭活 它 在体 系 中是 充 当动 力输 送 要 素 的 ， 而 且还 发 挥 着润 滑 以及 避 在具体 的选取的时候 ， 最关键 的是分析它的粘度。 在 动， 此时就发生了外协问题 。这些泄露都容易导致耗损问题 出现。 免锈蚀的功效 。 体 系 中的 损 ２ ． ２压力损失 ：连接地方以及阀门口径处都会面对这种问题 ， 设计 的时候 要 用 优 秀 的液 压 油 。如 果 它 的 黏度 高 的话 ， 此 时就 导致 耗 损现 象 出现 。 失以及散热现象就会显著 ， 体系的功效也就要小。 如果黏度地 ， 此时 ２ ． ３溢 流 、 节 流 的损 失 ： 如 果 阀 门是 以一 种 溢 流模 式 存 在 的话 ， 渗漏就严重 ， 也容易干扰到功效 。 一般在体系里 ， 泵的活动状态是最 此时就容易导致耗损问题 出现 ， 使用节流措施 的就容易导致非常多 差 的， 其压力很大 ， 而且速率非常迅猛 ， 气温也高 ， 同时液体在运行 的耗 损 问 题发 生 。 泵体 的时候 ， 均会受到剪力 的干扰 ， 因此在设计 的时候要全方位 的 确保效率是最好的。 ２ － ４流阻及机械摩擦 ： 如果液压油经 由阀门之时 ， 由于会遭受 分析其受到的干扰 ， 流阻必然就发生耗损 问题 ，此时部件在活动的时候存在摩擦现象 ， ４关 于 高效 液压 体 系 的 回路 对于体系的设计来讲 ， 一般可用效率优 秀的液体体系来提升 总 导 致 不利 问 题发 生 。 双泵双速回路 ： 如果体系中的部件的活动速率非常快 的话 ， ２ ． ５液压源和负 载间的匹配损失 ： 液压系统输出压力 、 输出流 的功效。 相反的， 如果速率较慢的话 ， 量与执行件所需 的压力 、 流量不匹配 ， 会产生压力损失 。 匹配程度越 泵能够以低压的速率来开展供油活动 。 就会 以一个 泵 来供 应 。体 系一 般 不会 存 在溢 流 现象 ， 功 效 很好 。 低， 系统效率也就越低 ， 造成 的能量损失也就越大 。 差动 回路 ： 换 向阀的中位机能 Ｐ型或者一端机能为 Ｒ型 ， 都具 ３关 于 节能 措施 通过 分 析体 系的耗 损 缘 由 ， 可 知 在 设计 的时 候使 用 合 理 的方 法 有 差动 功 能 。 流量 适应 回路 ： 该 回路利 用 变 量泵 在 输 出 流量 时 按执 行 器 的 速 来 降 低耗 损 ， 提 升 功效 ， 进 而实 现 节能 的意义 。 度要求进行调节 ， 与负载流量相适应 ， 不会出现溢流损失 ， 系统效率 ３ ． １选用低能耗 、 高效率的液压泵 液压 泵 是 液压 系 统 中能量 转 换 的 装置 ， 其 效 率 直接 影 响 整个 系 较 高 。 蓄能 器 回路 ： 利用蓄能器 ， 起 到辅 助 动 力 源 或 快 速 运 动 动 力 源 统 的总 功效 。 根 据技 术 指标 可 知 ， 各 种 结 构液 压 泵容 积效 率 如下 ： 变 量叶片泵＜ 定量叶片泵＜ 带轴 向间隙补偿叶片泵＜ 外 啮合齿轮泵＜ 内 作用及系统保压要求等 目的， 从而有效减小功率损耗 。 除上面讲述的这些 回路之外 ， 还可结合其他的一些要素拉力对 啮合齿轮泵＜ 斜盘式变量轴 向柱塞泵＜ 斜盘式定量轴 向柱塞泵＜ 斜轴 可以结合活动状态 以及参数和 式变量轴向柱塞泵＜ 斜轴式定量轴 向柱塞泵＜ 径 向柱塞泵。 在选择的 回路进行调节。在具体运行的时候 ， 时候 ， 要结合具体 的状态来分析 ， 不过也应该分析泵体 的尺寸和别 功效等对其调节 。 的装置是不是相互协调 ，而且还应该分析其费用和别的一些特性 。 ５ 关于 体 系的 维护 活 动 当平 时使用体系的时候 ， 要认真的关注如下 的内容 。 第一 ， 要做 假 如在 体 系里 使 用 能够 变量 的设备 的话 ， 就 要 结合 具 体 的状 态 来 改 好清 洁 活 动 ， 确 保 常见 体 系 的精确 性 非 常高 。 第二 ， 假 如 发 生 了不 正 变排量， 降低 耗损 。 此 时要 分 析发 热 的缘 由 ， 使 用 合 理 的方 法 ， 避 免 体 系 般情况下 ， 对 于 压 力 要求 接近 或 相 同 的 、 流 量 变 化 比较 大 的 常 的升 温 现象 ， 一般来讲 ， 体系的温度要掌控在五十五摄 氏度之内 ， 最高 系统 ， 采用恒压变量泵做为动力源； 对于功率较大、 负载缓慢增大且 温升太快 ， 第三， 拆 装 部件 的时候 ， 要 防 止物 体 污 有 较 长 保 压 要 求 的 系统 ， 通 常使 用 恒 压恒 功率 的变 量 泵 ； 而 对 于 具 时 候也 应 该低 于 六 十摄 氏度 。 不应该频繁的对部件进行换新 ， 主要是为了避免孔隙太宽 。 有不 同压力及流量 的多执行元件 液压 系统 ， 则使用双压 、 双 流量恒 染 ，

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这样就得 出一个 非常重要 的结论，就是 泵出 口的压力是 随负载而变化 的，这也是 “ 负 载 敏 感 ” 这个 术 语 的 来 由 。
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图 １由 定 量泵 、溢 流 阀 、节 流 阀构 成 的节 流 调速 回路 图 ｌ是 由 定量 泵 、溢 流 阀＋ 节 流 阀或 二通
应 用技 术
钢铁行业节能技术在液压设计中的应用探析
丁 小 九
江阴兴澄特种钢铁有 限公 司 江苏 江阴
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摘要 ：目前我国各项技术飞速发展的今 天，液压配套设备在满足主机动作要求的前提 下如何 能够节省功 率、提高效率是从事液压件生产和配套液压 系统时必须考虑 的问题 ，本文从液压 元件 的选型和液压回路构成的角度介绍 了一些具体做 法，供大家参考。 关键词 ：节能技术 ；有效功率；负载敏感
流豢
图 ６负载敏感泵功率利用情况 ４ ． 以上几 种回路 节能效果 比较如前 面所 述 ，由不同元件组成 的液 压回路 （ 系统 ）其 能量 利 用 效 率 是 不相 同 的 。 图 １所示的 由定量泵 、溢流 阀、节流阀 构成 的 回 路 ， 在 调 速 工 况 下 存 在 着 溢 流 损 失 功率节流损失功率 ，不管负载造成 的油缸腔 压 力 的 大 小 ，泵 出 口 的 压 力 始 终 是 （ 由溢 流 阀 设 定 的 ）推 动 最 大 负 载 所 需 要 的压 力 。提 高 这 种 回 路 效 率只 能 是 让 泵 输 出流 量 稍 大于 油缸所需流量 ，泵 出 口溢流 阀设定压 力稍大 于最大 负载所需的压力。 图 ３所示的 由定量泵、三通 调速 阀构成 的回路 ，功率利用情况较图 ｌ回路有 了较大 的 改 观 ，这 是 由 于 该 回 路 基 本 没 有 了 节 流 损 失功率 ，虽还存在 溢流损失功率 ，但 泵出 口 的压力是与 实际负载所需压力相 匹配的 ，溢 流 损 失 功 率主 要 是 由多 余 的 流 量 所造 成 。 图 ７所示 的由负载敏感泵构成的回路 ， 可 以得 到 较 理 想 的 功 率 特 性 。这 种 回 路 中可 归结为 “负载敏感、容积调速 ” ，该回路实 质是 ；执行机 构 （ 油缸 、油马达 ）的速度可 通过计 Ｐ ＬＣ或 控 制 器 等 事 先 设 定 ，泵 出 口的 压力始 终比负载所需要 的压力高一个确定 的 数值 （ 如 １ ＭＰ ａ ） ，也就是液压泵所提 供的液 压功率始终稍大于驱动负载所需要的功率。 结 论 般液压 系统的设计 ，在 满足执行机 构 动作 要求的前提下 ，系 统是否节能就成 为一 个 重 要 指 标 。液 压 系统 中 节 能 的 基 本 思 想就 是尽量减少节流损 失和 溢流损失 ，理想 状态 就是执行机构需要 多少功率 ，液压泵就提供 多 少 功 率 。 要 达 到 完 全 的 功 率 匹 配 要 受 到 具 体系统和实际工况 的限制 ，但节能 的思想和 方法是要必须考虑的。 以下 是 系 统 设 计 中 常 采 用 的 一 些 节 能 方