浅谈液压系统的节能设计

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1、浅谈液压系统的节能设计江阴市周庄纺机成套设备厂缪维平节能是液压技术面临的新课题之一，产品在如何满足具有适宜的性能价格比、不提高综合运行成本的前提下达到坟大的节能效來，是一个值得探讨的领域。在本厂开发的FYD91系列纺织晶专用液压打包机产品的液压系统设计屮，采用了一些低成本的节能方案，取得了较为满意的效果。节能是通过降低能量损耗來实现的，液压系统的能量损耗主要包括各种不作用于执行器的压力损耗、流址损耗和原动机损耗，本文将分别就上述3方面的节能途径加以分析探讨，供同行-参考。1降低压力损耗的节能设计降低液压系统压力损耗的途径主要应从合理选择控制类元件的类型、布局及连接形式等

2、方而來考虑。图1为采用内控形式、中位卸载机能电液换向阀的液压系统。图中单向阀的作用为：①提供换向阀所需故低控制压力，一般为0.5〜IMpa；②平衡垂直缸下落部分重力使空载下行动作平稳。经分析可知，上述作用只分别在换向动作瞬间和空载下行时才是必要的，在其余时间是压力损耗，从节能的角度来看，这种为了满足某一局部需求而增加系统额外损耗的设计是不合理的。图1液压系统图图2为仍采用内控形式电液换向阀的液压系统，但没有利用换向阀中位卸载机能而采用电磁溢流阀控制系统加载和卸载，取消了单向阀，避免了相应的压力损耗。在液压缸有杆腔与换向阀间接入单向节流阀，通过调整节流阀开度获得液压缸空载

3、下行平稳所需的背压，避免了其他运行状态的压力损耗。采用单向节流阀的原因是：①调节范围人，可避免平衡阀控制压力选择不当带來的弊端；②当采用变量泵系统时可获得更好的节能效果。因平衡阀提供的是固肚背压，而节流阀提供的背压与流量有关，当因负载的增加，系统压力增高至泵变量状态时，实际上已无需以背压来保持液压缸下行的平稳性，节流阀与流量同步减小的背压更接近于符合这一要求，所以比采用平衡阀更合理。[■■icdULJa/图2液圧系统图在图1或图2所示系统屮，换向阀与液压缸汕口应选择合理的匹配方案。因换向阀内部流道结构的差异，各汕口间具有不同的压降特性，国外产品大多提供这类特性Illi线

4、。对于一般汕口非对称设置的较大通径的换向阀，其A-T油口压降小于B-T油口圧降。对上述系统而言，因液压缸无杆腔排量大于有杆腔排量，故应将液压缸无杆腔与换向阀A口连接，有杆腔与换向阀B口连接，以降低压力损耗。对于系统实际排量接近或短时间大于换向阀额定排量时,这种选择尤为必需，所降低的压力损耗M从阀的流量特性曲线查出。小通径换向阀也存在这类汕口选择问题,但一般影响较小。这也是设计者容易忽视的问题。当系统需要流量接近或相同而压力不同的多种功能要求时，应尽可能采用多级恒压泵或山先导式溢流阀、小通径换向阀、远程调压阀或廉加式溢流阀纽.合控制的多级压力系统，避免采用减压阀获得相应压

5、力，以降低压力损耗。液压系统的管路和过滤器配置不当也会造成过高的压力损耗，应根据具体情况合理确处所需规格。2降低流量损耗的节能设计降低液压系统流址损耗的途径主耍应从合理选择动力源类型方面来考虑，也就是选择与负载要求的压力■流量特性尽可能适应的液压泵。対于要求压力接近或相同，流量变化较大的液压系统，如节流调速系统、泵保压系统、要求快速响应的屮位常闭换向阀系统、蓄能器系统、电液伺服系统和电液比例换向阀系统等，一般应采用恒压变量泵作为动力源，避免采用定量泵■溢流阀系统和旁路节流调速系统，以降低溢流或旁流流址损耗。恒压变址泵的主耍特征是：在系统压力达到泵的设定压力前为定址泵特性

6、；达到设定压力时，泵的流量随负载需要自动调整；无负载时，泵的流量自动降至0,但其输出压力维持恒定。由于没有多余的流量损耗，故在上述液压系统屮能取得良好的节能效果。对于功率较人、负载缓慢增加R有较长保压时间要求的系统，也可采用恒压恒功率变量泵。图3压力■流量输出特性曲线对于要求分别具有不同压力、不同流量的多执行器系统，可采用双压、双流量恒压变量泵或负载传感变量泵。双压、双流量恒压变量泵的输出特性可调整为相当于2台不同压力、不同流量的恒压变量泵，利用泵上附设的电磁阀來转换工作状态，适合于双执行器系统。负载传感变量泵的输出特性为：在泵的额定压力和流暈范围内，其实际输出压力和流

7、量能同时随负载需要B动调整；无负载时，泵的流量口动降至0,且输出压力较低，适合于多执行器系统。由于上述2种泵能同时降低压力和流量损耗，故具有更好的节能效果。上述多执行器系统也可采用电液比例■恒压变量泵，但这种泵及控制系统的成本较高，主要适用于计算机控制的液压系统。附带指出,对于零流鼠时输出压力较高的各种恒压变鼠泵,-般仍需设置卸载回路，因这类泵在高压零流量时的功率损耗和磨损均大于零压全流量时的功率损耗和磨损。关于各种恒压变量泵的原理、性能和选用，文献［2］有详细的论述。济南7313T厂可提供大:部分品种的国产化产品，价格比进口产品低得多。