戴寬強(qiáng)，覃承藝

（廣西機(jī)電技師學(xué)院 教務(wù)處，廣西 柳州 545005）

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的作用在于依靠液體壓力克服負(fù)載阻力進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)來(lái)完成預(yù)定機(jī)械工作，然而就現(xiàn)有的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，人們多側(cè)重于傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能及其可靠性，對(duì)于能耗的控制和系統(tǒng)的效率卻重視不足，同時(shí)又由于機(jī)械制造企業(yè)以效益為重，使得多數(shù)企業(yè)采用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都具有很大的能耗問(wèn)題，一方面會(huì)導(dǎo)致主機(jī)熱變形，影響機(jī)械設(shè)備的使用壽命和使用質(zhì)量，另一方面也會(huì)帶來(lái)很大的資源浪費(fèi)，不利于企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。由此可見(jiàn)，優(yōu)化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，促進(jìn)其更加高效、低耗是當(dāng)前我們所需要重視的一個(gè)重要課題。

1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的重要意義

1.1 有利于企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展

就液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要通過(guò)液體壓力來(lái)減少摩擦阻力，但是由于目前技術(shù)水平的限制以及工作人員的操作不當(dāng)，很多企業(yè)所使用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都具有較嚴(yán)重的資源損耗問(wèn)題，不僅浪費(fèi)了很多不必要的資源，更使得使用成本一再提高，長(zhǎng)期以往，將影響企業(yè)發(fā)展，重則會(huì)面臨倒閉。而優(yōu)化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一方面可以解決傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的資源損耗問(wèn)題并明顯減少企業(yè)的成本投入，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)十分有利于生產(chǎn)效益的提高；另一方面，更加節(jié)能的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)符合國(guó)家節(jié)能減排的要求，企業(yè)在發(fā)展之余也就有機(jī)會(huì)獲得國(guó)家的支持，進(jìn)而也就可以樹(shù)立起較好的企業(yè)形象。

1.2 有利于行業(yè)的健康進(jìn)步

現(xiàn)如今，污染問(wèn)題和能耗問(wèn)題已經(jīng)成為了受到關(guān)注的嚴(yán)重的問(wèn)題之一，為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，走可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)道路，許多地區(qū)紛紛出臺(tái)了一系列節(jié)能減排政策。而通過(guò)優(yōu)化企業(yè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅企業(yè)的生產(chǎn)需要能夠得到滿足，同時(shí)國(guó)家的節(jié)能減排目標(biāo)也能得到順利實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于機(jī)械行業(yè)的健康發(fā)展和進(jìn)步有著很大的幫助。

2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)原理

一般情況下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中能量的傳遞過(guò)程為電能、機(jī)械能、液壓能，而能量損耗問(wèn)題便主要發(fā)生在能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，因此要想促使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)更加節(jié)能、高效，關(guān)鍵在于提高減少系統(tǒng)中壓力和流量的損耗以及提高液壓回路效率。此外，根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)總效率的表達(dá)式我們可以發(fā)現(xiàn)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)總效率由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率和原動(dòng)機(jī)效率兩部分構(gòu)成，且二者會(huì)受到液壓泵效率、液壓執(zhí)行元件總效率、液壓回路效率、回路壓力效率等諸多因素的影響。通過(guò)分析，要想提高液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率，一方面應(yīng)選擇更加高效的原動(dòng)機(jī)、液壓泵和液壓執(zhí)行器并合理使用，另一方面應(yīng)盡可能的減少過(guò)剩壓力和過(guò)剩流量，這一點(diǎn)可通過(guò)減少“過(guò)高供液壓力”和“過(guò)多供液流量”以及提高回路輸入功率與負(fù)載功率的匹配程度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的具體措施

3.1 選取匹配程度更高的動(dòng)力源

一般情況下，液壓系統(tǒng)功率過(guò)度損耗的主要原因是該系統(tǒng)產(chǎn)生了供大于求的流量和壓力。具體來(lái)說(shuō)，在不同的工作情況下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能量損耗通常也會(huì)有所不同，這就使得系統(tǒng)很容易產(chǎn)生供求不相符的情況，因此要想使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)更加節(jié)能，一個(gè)很重要的解決手段便是選擇匹配程度更高的動(dòng)力源，基于此，以下比較了當(dāng)前世界上液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常用的幾種動(dòng)力源。

首先，定量泵恒壓源的匹配程度最低，但由于其具有操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜的特點(diǎn)，很多地方仍在使用該動(dòng)力源。

其次，壓力動(dòng)力源與定量泵恒壓源原理相同，且壓力動(dòng)力源只有配合定量泵恒壓源使用才能發(fā)揮出作用，因此該動(dòng)力源也有著匹配程度較低的缺陷，但是由于泵不是一直在高壓下工作，因此該動(dòng)力源泵的使用壽命較長(zhǎng)，動(dòng)力源的發(fā)展前景較為廣闊。

再次，流量動(dòng)力源是隨著科技進(jìn)步所誕生的產(chǎn)物，但是由于其采用了價(jià)格十分昂貴的變量泵，且其調(diào)節(jié)閥的調(diào)試比較復(fù)雜，因此此種動(dòng)力源適合流量變化多但壓力變化少的系統(tǒng)，適用范圍較窄，不利于推廣。

最后，功率動(dòng)力源是當(dāng)前已有所有動(dòng)力源中匹配程度最高的動(dòng)力源，其可以使資源得到非常充分的利用，損耗也較少，但是，由于該動(dòng)力源需要配備質(zhì)量高且價(jià)格昂貴的功率適應(yīng)變量泵，在短期內(nèi)推廣也有著不小的難度。

3.2 研發(fā)及利用節(jié)能回路

節(jié)能回路的目的在于用最少的輸入熱能來(lái)完成既定輸出工作，具體可采用合理選用液壓源、設(shè)置合適卸荷回路、合理選用控制元件及系統(tǒng)管理等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

首先，液壓源即動(dòng)力源，由于上文已經(jīng)分析了各種動(dòng)力源的優(yōu)缺點(diǎn)，因此這里不再一一贅述，但是在選擇時(shí)應(yīng)注意根據(jù)實(shí)際的調(diào)查進(jìn)行分析，確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的流量變化規(guī)律和壓力變化規(guī)律后才能進(jìn)行動(dòng)力源的選擇。

其次，可采用設(shè)置旁油路節(jié)流調(diào)整回路等方式來(lái)降低回路壓力以提高液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作效率，且在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意優(yōu)化管路系統(tǒng)，盡量在滿足功能需求的前提下提高系統(tǒng)的可靠性和簡(jiǎn)潔性。

最后，可通過(guò)合理選用控制元件及系統(tǒng)管路來(lái)提高回路效率，而由于各類控制元件在不同液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的最大壓力和流量均有所不同，因此應(yīng)在選擇控制元件前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，其中對(duì)于系統(tǒng)管路，應(yīng)盡量縮短管長(zhǎng)，減少?gòu)濐^，且彎頭處的角度不宜過(guò)小，通常應(yīng)大于90度。

3.3 提高能量轉(zhuǎn)化效率

從液壓傳動(dòng)系統(tǒng)總效率的計(jì)算公式可以看出，能量轉(zhuǎn)換率與諸多因素有關(guān)，而在一般情況下，提高部件質(zhì)量以及開(kāi)發(fā)新部件等方式均可實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換率的提高，同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，一些全新的裝置和方式均可提升液壓系統(tǒng)的工作效率，如采用定量泵加比例換向閥的系統(tǒng)，其工作效率便可提升至原來(lái)的25%到45%之多。

此外，利用液壓機(jī)系統(tǒng)中定量泵加液壓缸迅速回路方式，其相應(yīng)閥門可以及時(shí)的發(fā)揮出作用，這對(duì)于減少損耗，優(yōu)化系統(tǒng)性能同樣有著很大的幫助。同時(shí)，上文提到的優(yōu)化控制元件方式也可提高能量的轉(zhuǎn)化效率，如選用壓力小、可持續(xù)操控的電液比例操控閥便可使系統(tǒng)壓力損失大幅下降。除更換液壓傳動(dòng)系統(tǒng)元件外，利用計(jì)算機(jī)設(shè)備和技術(shù)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制也是時(shí)代進(jìn)步所帶來(lái)的一種全新途徑。

3.4 蓄能器節(jié)能

除以上節(jié)能方法外，蓄能器節(jié)能也不失為一種很有效的節(jié)能設(shè)計(jì)手段，但蓄能器節(jié)能僅適用于以下三種工況，只有出現(xiàn)三種工況其中一種時(shí)，才可選用蓄能器作為輔助動(dòng)力源來(lái)進(jìn)行節(jié)能：第一，在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)各執(zhí)行元件所需流量差別較大；第二，某些執(zhí)行元件動(dòng)作時(shí)間較短但需要的瞬時(shí)流量較大；第三，某些執(zhí)行元件為間歇工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，本文我們討論了比較常用的用于優(yōu)化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方式方法，而對(duì)于廣大機(jī)械制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，只有根據(jù)不同的系統(tǒng)情況采用不同的優(yōu)化方式，立足需要依靠先進(jìn)的技術(shù)來(lái)研發(fā)設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)出更加高效、更加節(jié)能的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。其中需要指出的是，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)是建立在科學(xué)判定系統(tǒng)壓力等指標(biāo)的基礎(chǔ)之上的，且這些指標(biāo)對(duì)于系統(tǒng)性能的水平有著決定性影響，因此切勿忽視。

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