液壓系統傳動技術現已成為工業機械、工程建筑機械及國防尖端產品不可缺少的重要技術。而其向自動化、高效率、高精度等方向的發展,是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵。但是在現液壓傳動中,由于能量損失(泄漏損失、溢流功率損失、節流功率損失、摩擦損失等) 較大,使得液壓傳動效率低。而液壓系統的這些能量損耗都變成了熱量,使系統溫度升高,影響液壓元件使用壽命和系統工作的可靠性,所以在液壓傳動設計中必須考慮如何提高軸向柱塞泵效率。
一、合理選擇液壓系統的動力元件
液壓泵是液壓系統中提供一定流量和壓力的液壓油動力元件,它是每個液壓系統不可缺少的核心元件,合理地選擇液壓泵對于降低液壓系統的能耗、提高系統的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統的可靠性都十分重要,而選擇液壓泵的原則是根據主機工況、功率大小和系統對工作性能的要求,首先確定液壓泵的類型,注意定量泵型號不能過大,這樣可降低能耗,然后按系統所要求的壓力、流量大小確定其規格型號,尤其是定量泵型號不能過大,這樣可降低能耗。
二、合理選擇液壓回路
液壓回路選擇是否得當,可明顯提高 軸向柱塞泵效率,降低能耗。比如說:
1) 雙泵并聯供油回路快速運動時兩泵同時供油,工作進給時,高壓小流量泵供油,從而實現了能量的合理使用。
2) 采用蓄能器的回路用蓄能器和小流量泵匹配,可滿足液壓系統大流量需求,液壓缸停止運動時,泵對蓄能器充油;當液壓缸工作時,泵和蓄能器同時供油。
3) 遠控平衡回路遠控平衡閥的開啟壓力與液壓油缸的背壓無關,一般只需系統壓力的30 % ———40 %。活塞下行平衡閥被控制油打開,背壓消失,系統效率較高。
4) 容積調速回路是通過改變回路中變量泵或者變量馬達的排量來調節執行元件的運動速度。與節流調速回路相比,因為液壓泵的輸出液壓油直接進入執行元件,沒有溢流損失和節流損失,所以功率損失小;并且其工作壓力隨負載的變化而變化,所以效率高,發熱少。
5) 卸荷回路卸荷回路就是使油泵空載運轉(輸出功率很小) 的回路。根據公式N = Pq 可知,如泵的輸出流量q 為零,或輸出壓力P 為零,都可使泵的輸出功率N 為零而實現卸荷。當系統中各個執行元件暫時不工作時,若液壓泵仍以溢流閥調定的壓力值排流回油箱,卷揚機則造成功率損失和油液發熱,所以使泵空載運行可以節能,某些功率較大的液壓泵,為保護電機也應卸荷情況下輕載啟動。
三、減少能耗,充分利用能量
液壓技術在將機械能轉換成壓力能及反轉換方面,已取得很大進展,但一直存在能量損耗,主要反映在系統的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用,則將使能量轉換過程的效率得到顯著提高。我們可以從以下幾個方面來解決這個問題:
(1) 減少元件和系統的內部壓力損失,以減少功率損失。主要表現在改進元件內部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,合理布置管路時,應盡可能縮短管路長度,減少管路彎曲和截面的突然變化而引起的沿程壓力損失和局部壓力損失,管內壁力求光滑,選擇合理管徑,采用較低流速,可以減少系統壓力損失,提高系統效率。
(2) 減少或消除系統的節流損失,盡量減少非安全需要的溢流量,避免采用節流系統來調節流量和壓力。
(3) 軸向柱塞泵采用靜壓技術,新型密封材料,減少磨擦損失。
(4) 發展小型化、輕量化、復合化、廣泛發展3 通徑、4 通徑電磁閥以及低功率電磁閥。
(5) 改善液壓系統性能,采用負荷傳感系統,日本小松、日立、川崎、德國Rexroth ,Linde ,美國Eiton —Vickers’,Parker 都采用負荷傳感系統,可節省功率20 —30 %。
(6) 應及時維護液壓系統,防止污染對系統壽命和可靠性造成影響,必須發展新的污染檢測方法,對污染進行在線測量,要及時調整,不允許滯后,以免卷揚機由于處理不及時而造成損失。
四、機電一體化的結合
電子技術和液壓傳動技術相結合,使傳統的液壓傳協與控制技術增加了活力,擴大了應用領域。實現機電一體化可以提高工作可靠性,實現液壓系統柔性化、智能化,改變液壓系統效率低,漏油、維修性差等缺點,充分發揮液壓傳動出力大、慣性小、響應快等優點。
總之降低能耗、提高效率、適應環保需求、機電一體化、高可靠性等是液壓技術追求的目標。
