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東莞市玖容氣動(dòng)液壓設(shè)備有限公司
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解決方案
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有效降低液壓系統(tǒng)功率損失的六個(gè)辦法!
發(fā)布日期:2015-3-4 瀏覽次數(shù):7103
液壓系統(tǒng)不但要實(shí)現(xiàn)其拖動(dòng)與調(diào)節(jié)功能，還要盡可能地利用能量，達(dá)到高效、可靠運(yùn)行的目的。液壓系統(tǒng)的功率損失會(huì)使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì)，導(dǎo)致液壓設(shè)備發(fā)生故障。因此，液壓系統(tǒng)時(shí)必須多途徑地考慮降低系統(tǒng)的功率損失。
一、選用傳動(dòng)效率較高的液壓回路和適當(dāng)?shù)恼{(diào)速方式
目前普遍使用著的定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其效率較低（<0.385），這是因?yàn)槎勘门c油缸的效率分別為85%與95%左右，方向閥及管路等損失約為5%左右。所以，即使不進(jìn)行流量控制，也有25%的功率損失。加上節(jié)流調(diào)速，至少有一半以上的浪費(fèi)。此外，還有泄漏及其它的壓力損失和容積損失，這些損失均會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致液壓油溫升。所以，定量泵加節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)只能用于小流量系統(tǒng)。為了提高效率減少溫升，應(yīng)采用高效節(jié)能回路。另外，液壓系統(tǒng)的效率還取決于負(fù)載。同一種回路，當(dāng)負(fù)載流量QL與泵的最大流量Qm比值大時(shí)回路的效率高。例如可采用手動(dòng)伺服變量、壓力控制變量、壓力補(bǔ)償變量、流量補(bǔ)償變量、速度傳感功率限制變量、力矩限制器功率限制變量等多種形式，力求達(dá)到負(fù)載流量QL與泵的流量的匹配。
二、對(duì)于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應(yīng)力求減少溢流損失
1、采用卸荷回路
機(jī)械的工作部件短時(shí)停止工作時(shí)，一般都讓液壓系統(tǒng)中的液壓泵空載運(yùn)轉(zhuǎn)（即讓泵輸出的油液全部在零壓或很低壓力下流回油箱），而不是頻繁地啟閉電機(jī)。
這樣做可以節(jié)省功率消耗，減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電機(jī)的使用壽命，一般功率大于3kw的液壓系統(tǒng)都設(shè)有卸荷回路。下面介紹幾種典型的卸荷回路。
(1)、采用三位閥的卸荷回路
(2)、采用二位二通閥的卸荷回路
(3)、用先導(dǎo)式溢滾閥的卸荷回路
2、采用雙泵雙壓供油回路
三、采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路
1、利用改變量泵或變量液壓馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路，稱(chēng)為容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無(wú)溢流損失和節(jié)流損失，故效率高、發(fā)熱少，適用于高壓大流量、大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)。
2、聯(lián)合調(diào)速回路無(wú)溢流損失，其效率比節(jié)流調(diào)速回路高。在采用聯(lián)合調(diào)速方式中，應(yīng)區(qū)別不同情況而選不同方案：對(duì)于進(jìn)給速度要求隨負(fù)載的增加而減少的工況，宜采用限壓式變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對(duì)于在負(fù)載變化的情況下進(jìn)給速度要求恒定的工況，宜采用穩(wěn)流式變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對(duì)于在負(fù)載變化的情況下，供油壓力要求恒定的工況，宜采用恒壓變量泵節(jié)流調(diào)速回路。
四、發(fā)揮蓄能器的功用
1、作輔助動(dòng)力源
總的工作時(shí)間較短的間歇工作系統(tǒng)或在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng)，使用蓄能器作輔助動(dòng)力源可降低泵的功率，提高效率，降低溫升，節(jié)省能源。圖5所示為一液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。當(dāng)液壓缸帶動(dòng)模具接觸工件慢進(jìn)和保壓時(shí)，泵的部分流量進(jìn)入蓄能器1被儲(chǔ)存起來(lái)，達(dá)到設(shè)定壓力后，卸荷閥2打開(kāi)，泵卸荷。此時(shí)，單向閥3使壓力油路密封保壓。當(dāng)液壓缸快進(jìn)快退時(shí)，蓄能器與泵一起向缸供油，使液壓缸得到快速運(yùn)動(dòng)。故系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需按平均流量選用泵，使泵的選用和功率利用比較合理。
2、回收能量
蓄能器在液壓系統(tǒng)節(jié)能中的一個(gè)有效應(yīng)用是將運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能和下落質(zhì)量的位能以壓力能的形式回收和利用，從而減小系統(tǒng)能量損失和由此引起的發(fā)熱。如為了防止行走車(chē)輛在頻繁制動(dòng)中將動(dòng)能全部經(jīng)制動(dòng)器轉(zhuǎn)化為熱能，可在車(chē)輛行走系的機(jī)械傳動(dòng)鏈中加入蓄能器，將動(dòng)能以壓力能的形式回收利用。
五、選用高效率的節(jié)能液壓元件
在液壓元件的選用方面，應(yīng)盡量選用那些效率高、能耗低的。如：選用效率高的變量泵，根據(jù)負(fù)載的需要改變壓力，可節(jié)約能源的損耗；選用集成閥以減小管連的壓力損失；選擇壓降小、可連續(xù)控制的比例閥等等。
六、合理選用控制元件及系統(tǒng)管路
各類(lèi)控制元件應(yīng)根據(jù)其在系統(tǒng)中相應(yīng)位置可能出現(xiàn)的最大壓力和流量來(lái)確定其規(guī)格，不宜過(guò)大或過(guò)小。對(duì)于系統(tǒng)管路，應(yīng)盡量縮短管長(zhǎng)，減小彎頭，彎頭處的角度不宜過(guò)�。ㄍǔ�(yīng)≥90°）；應(yīng)根據(jù)管道類(lèi)型合理選擇管中流速，管路系統(tǒng)應(yīng)盡量采用集成化方式進(jìn)行連接。設(shè)計(jì)方案中還應(yīng)注意優(yōu)化管路系統(tǒng)，在滿(mǎn)足功能要求的前提下，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，避免多余的元件和油路，以達(dá)到節(jié)能效果。
一、選用傳動(dòng)效率較高的液壓回路和適當(dāng)?shù)恼{(diào)速方式
目前普遍使用著的定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其效率較低（<0.385），這是因?yàn)槎勘门c油缸的效率分別為85%與95%左右，方向閥及管路等損失約為5%左右。所以，即使不進(jìn)行流量控制，也有25%的功率損失。加上節(jié)流調(diào)速，至少有一半以上的浪費(fèi)。此外，還有泄漏及其它的壓力損失和容積損失，這些損失均會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致液壓油溫升。所以，定量泵加節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)只能用于小流量系統(tǒng)。為了提高效率減少溫升，應(yīng)采用高效節(jié)能回路。另外，液壓系統(tǒng)的效率還取決于負(fù)載。同一種回路，當(dāng)負(fù)載流量QL與泵的最大流量Qm比值大時(shí)回路的效率高。例如可采用手動(dòng)伺服變量、壓力控制變量、壓力補(bǔ)償變量、流量補(bǔ)償變量、速度傳感功率限制變量、力矩限制器功率限制變量等多種形式，力求達(dá)到負(fù)載流量QL與泵的流量的匹配。
二、對(duì)于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應(yīng)力求減少溢流損失
1、采用卸荷回路
機(jī)械的工作部件短時(shí)停止工作時(shí)，一般都讓液壓系統(tǒng)中的液壓泵空載運(yùn)轉(zhuǎn)（即讓泵輸出的油液全部在零壓或很低壓力下流回油箱），而不是頻繁地啟閉電機(jī)。
這樣做可以節(jié)省功率消耗，減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電機(jī)的使用壽命，一般功率大于3kw的液壓系統(tǒng)都設(shè)有卸荷回路。下面介紹幾種典型的卸荷回路。
(1)、采用三位閥的卸荷回路
(2)、采用二位二通閥的卸荷回路
(3)、用先導(dǎo)式溢滾閥的卸荷回路
2、采用雙泵雙壓供油回路
三、采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路
1、利用改變量泵或變量液壓馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路，稱(chēng)為容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無(wú)溢流損失和節(jié)流損失，故效率高、發(fā)熱少，適用于高壓大流量、大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)。
2、聯(lián)合調(diào)速回路無(wú)溢流損失，其效率比節(jié)流調(diào)速回路高。在采用聯(lián)合調(diào)速方式中，應(yīng)區(qū)別不同情況而選不同方案：對(duì)于進(jìn)給速度要求隨負(fù)載的增加而減少的工況，宜采用限壓式變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對(duì)于在負(fù)載變化的情況下進(jìn)給速度要求恒定的工況，宜采用穩(wěn)流式變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對(duì)于在負(fù)載變化的情況下，供油壓力要求恒定的工況，宜采用恒壓變量泵節(jié)流調(diào)速回路。
四、發(fā)揮蓄能器的功用
1、作輔助動(dòng)力源
總的工作時(shí)間較短的間歇工作系統(tǒng)或在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng)，使用蓄能器作輔助動(dòng)力源可降低泵的功率，提高效率，降低溫升，節(jié)省能源。圖5所示為一液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。當(dāng)液壓缸帶動(dòng)模具接觸工件慢進(jìn)和保壓時(shí)，泵的部分流量進(jìn)入蓄能器1被儲(chǔ)存起來(lái)，達(dá)到設(shè)定壓力后，卸荷閥2打開(kāi)，泵卸荷。此時(shí)，單向閥3使壓力油路密封保壓。當(dāng)液壓缸快進(jìn)快退時(shí)，蓄能器與泵一起向缸供油，使液壓缸得到快速運(yùn)動(dòng)。故系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需按平均流量選用泵，使泵的選用和功率利用比較合理。
2、回收能量
蓄能器在液壓系統(tǒng)節(jié)能中的一個(gè)有效應(yīng)用是將運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能和下落質(zhì)量的位能以壓力能的形式回收和利用，從而減小系統(tǒng)能量損失和由此引起的發(fā)熱。如為了防止行走車(chē)輛在頻繁制動(dòng)中將動(dòng)能全部經(jīng)制動(dòng)器轉(zhuǎn)化為熱能，可在車(chē)輛行走系的機(jī)械傳動(dòng)鏈中加入蓄能器，將動(dòng)能以壓力能的形式回收利用。
五、選用高效率的節(jié)能液壓元件
在液壓元件的選用方面，應(yīng)盡量選用那些效率高、能耗低的。如：選用效率高的變量泵，根據(jù)負(fù)載的需要改變壓力，可節(jié)約能源的損耗；選用集成閥以減小管連的壓力損失；選擇壓降小、可連續(xù)控制的比例閥等等。
六、合理選用控制元件及系統(tǒng)管路
各類(lèi)控制元件應(yīng)根據(jù)其在系統(tǒng)中相應(yīng)位置可能出現(xiàn)的最大壓力和流量來(lái)確定其規(guī)格，不宜過(guò)大或過(guò)小。對(duì)于系統(tǒng)管路，應(yīng)盡量縮短管長(zhǎng)，減小彎頭，彎頭處的角度不宜過(guò)�。ㄍǔ�(yīng)≥90°）；應(yīng)根據(jù)管道類(lèi)型合理選擇管中流速，管路系統(tǒng)應(yīng)盡量采用集成化方式進(jìn)行連接。設(shè)計(jì)方案中還應(yīng)注意優(yōu)化管路系統(tǒng)，在滿(mǎn)足功能要求的前提下，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，避免多余的元件和油路，以達(dá)到節(jié)能效果。
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