高级工程师论文议机械液压系统的节能设计

　　随着国民经济的飞速发展，各种能源的消耗也在不断的增加，降低能源消耗已是目前人们比较关注的问题，有效的节能降耗不仅关系到国际民生而且直接关系到企业的经济效益。

　　【摘　要】高级工程师论文液压系统能够节能降耗是我们从事液压技术人员应该引起关注的问题，液压系统设计的是否合理，是节能降耗的关键。

　　【关键词】液压系统,能耗分析,节能措施,节能设计,高级工程师论文

　　随着科学技术的进步，各种先进的科学技术引用到各行各业中，液压系统的利用，有效的替代了机械传动，液压系统与传统的机械传动相比，具有很多优点，控制灵活、大功率负载等等，因此在使用机械传动的很多项目中都采用先进的液压系统作传动。液压系统的主要任务就是负责传动动力，因此系统的效率如何是评价液压系统的重要指标之一。而液压系统在工作时，无功损耗会转变成热能而使液压系统温度升高，液压系统的性能受温度的影响很大，温度过高将加速工作液老化，导致系统故障频繁，严重影响液压元件的使用寿命和整个系统的稳定性，因此，在液压系统设计时，节能设计一直是液压技术工作者比较关注的一项课题。如何使液压系统节能，降低成本，提高企业经济效益，实现节能目标，只有通过科学合理的液压系统设计才能实现，因此研究液压系统的节能优化设计，具有重要的现实意义。

　　一、液压系统的能耗分析

　　液压系统的工作原理是传动装置首先将原动机的输出能量转换成液压能量，从而驱动执行机构进行做功。在做功过程中需要进行很多次的能量转换，但在每次的转换过程中都不能避免能量的损失。因此，必须分析造成系统能量损失的原因，才能设计出高效率的液压系统，造成能量损失的原因主要有以下几个方面。

　　(一)转换元件的能量转换损失

　　在液压系统中，液压泵能量转换元件的能量转换关系到整个液压系统的总效率，液压泵在工作过程中是将机械能转换成液压能的能量转换器，其能量损失主要来自于相对运动的表面间摩擦而产生的机械损耗和元件泄漏产生的流量损失;液压系统中液压缸和液压马达元件的作用是将液压能转换成机械能，在工作过程中能量损失来自元件密封处不严，泄漏引起容积损耗和相对运动而产生的机械损耗。

　　(二)液压原和负载特性不匹配造成的损失

　　当输出系统输出压力和流量不符合执行元件所需要的压力和流量时，就会影响整个系统的工作效率，造成系统效率低下。一般情况下，当流量不能匹配时，会产生溢流损失现象，当压力不匹配时，就会产生压力损失现象，匹配的程度越低，系统的效率也会越低，从而能量损失也会越大。

　　(三)液压控制元件、 辅助元件及结构布局所形成的能量损失

　　在整个液压系统中还有很多的辅助元件及液压控制元件，尽管这些元件不是能量转换元件，但所有的阀类元件都会产生流阻，这些元件必然会增加系统的能耗，辅助元件是保证液压系统正常运行不可或缺的元件，对整个系统的工作效率影响较大，正确选择和使用辅助元件能降低液压系统的能量损耗，液压系统的结构和布局是否科学合理也至关重要，油液沿油管流动时会产生局部压力和沿程压力的损失，这两种压力损失必然会造成功率损耗的增大，造成能量的损失。

　　二、液压系统的节能措施

　　基于造成液压系统能量损失的原因，在进行液压系统设计时，要针对能量损失的原因，采取适当的措施，减少液压系统的能量损失，提高系统的效率，以便达到节能目的。

　　(一)选用低功耗、高效率的液压泵

　　液压泵的使用是系统进行能量转换的手段，它的好坏直接影响整体效率的成效。因此，在液压泵的选择时，应当根据实际情况来仔细选择适当的液压泵，但也应注意到，液压泵应与其它设备的规格相匹配，此外，还必须考虑液压泵的成本和它的性能。

　　一般来说，对于压力所需相同或者接近的，流量变化较大的系统，应采用恒变量液压泵为系统提供动力;对于需要大型功率、负载增长缓慢并且有较长保压的系统，通常需要使用一个恒定的压力和功率的变量泵;而对于不同压力和流量的多执行元件的液压泵，使用的双重压力，双重流量恒定压力变量泵或负载传感变量泵。除此之外，也可以使用压力自动补偿控制、负荷传感控制、功率协调、二次调节静液传动等高效液压控制系统，但也可以得到很好的节能效果。

　　(二)液压马达和液压缸

　　液压系统中的液压马达可以将液压能转换为机械旋转运动，在液压系统中的液压缸，则可以把液压能转化为机械直线运动。造成它们的能量损失主要是由于泄漏和机械摩擦两个方面。因此在设计中应注意优化结构、工艺的改进，同时改善的材料属性和注意两者之间的匹配。对于需要进行快慢交替工作的液压系统，可以采用复合缸。

　　(三)合理选择液压控制元件

　　在液压系统中，控制元件不具备能量转换的功能，但液压流体流动通过阀时会受到阻碍，造成的压力损失，从而降低了整个系统的效率。液压控制元件应根据其在系统中的工作位置和最大压力、最大流率来确定其使用规格。在相同负荷的条件下，可以使用比例阀来控制油压的压力，从而降低功率损耗。较为先进的集成阀可以发挥其显著的节能效果，如果在条件不允许的情况下，也可以采用元件集成的方法进行连接来替代集成阀。

　　(四)辅助元件的选择

　　除了上面提到的主要元件外，整个液压系统还需要管道、过滤器、油箱、压力表、密封器件和蓄能器等其他辅助设施。与主要元件一样，他们也对整个液压系统的性能产生巨大的影响。

　　1.管道和管接头：管道应尽可能缩短，多采用法兰进行连接，减少流量的突变现象;确保一个足够大的管道流区域;严格控制管道内油液的流动速度。

　　2. 蓄能器：作为能为系统提供辅助动力的元件，它可以用于回收或储存能量。通常对于低压力、流量大的液压系统、可以将大流量液压泵与低压蓄能器一起配合使用，这样能有助于增加短期高流量的效果，从而达到的节约能源，降低温度、减震、缓冲、吸收压力脉冲等作用，从而起到使系统平稳运行的效果。

　　(五)液压油选择

　　液压油在系统中，是一种媒介，起到着传输动力的作用，同时也具备着润滑、冷却和防锈等效果。在进行液压油的选择工作时，最重要的指标是选择液压油的黏度。在设计中应选择适当的液压油介质粘度：黏度越大系统中的液流压力和散热量就会越大，这样会导致系统效率受到严重的影响;黏度越小，泄漏也就会越大，它也会影响系统的效率。通常在系统中的液压油是工作在最苛刻的工作条件下的、高压力、高速度、高温度，并且在工作油液吸入和压出泵体时液压油都要受到剪切力的作用，所以在设计时还需要结合实际情况考虑液压油对系统的影响，使液压系统的整体功能发挥到极致。

　　四、结语

　　由于液压系统中每一组成部分在工作中都会产生能量损失，因此在液压系统节能设计过程中，要选择高效率的液压泵，正确合理选择液压元件，优化结构并合理布置科学设置管路，以减少系统工作时的能量损失，并积极探索使用新技术，新材料，以达到节能的目的。展望未来，进一步研究和开发电液控制系统，将液压技术与现代计算机技术和微电子技术结合起来，是未来液压节能技术发展的关键所在。

　　参考文献：

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　　[2] 郑钢.浅谈液压系统的节能方法[J].科技信息，2011，(22).

　　[3] 赵建.液压系统节能分析与应用[J].流体传动与控 制，2011(3).

　　《河北工业科技》Hebei Journal of Industrial Science and Technology(双月刊)曾用刊名：河北机电学院学报，1984年创刊，主要报道有关化工、轻工、纺织、机械、染整、电子、通讯、仪表及生产过程自动化、机电一体化、计算机科学与技术、计算机辅助设计、材料工程、生物工程、环境工程、工业分析、企业管理等领域应用技术的研究报告、综述、述评及实用技术信息，也报道科技新闻(有关的教学、科研、生产、管理等工作中值得称道的人物、事件、成果、产品、单位、团体)，还介绍经济工作和科技工作，科技写作和科技编辑，出版工作以及工业生产和科技开发从业人员的劳保安全和医疗卫生工作的政策、法规、知识、技巧等。

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