关于液压系统设计中的节能问题（一）

来源：塑胶五金网发布时间：2007-12-16 15:06:43点击率：

在液压系统的设计中，不但要实现其拖动与调节功能，还要尽可能地利用能量，达到高效、可靠运行的目的。液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质，导致液压设备发生故障。因此，设计液压系统时必须多途径地考虑降低系统的功率损失。

几种控制回路的功率损失

    1 选用传动效率较高的液压回路和适当的调速方式
    目前普遍使用着的定量泵节流调速系统，其效率较低(<0.385)，这是因为定量泵与油缸的效率分别为85%与95%左右，方向阀及管路等损失约为5%左右。所以，即使不进行流量控制，也有25%的功率损失。加上节流调速，至少有一半以上的浪费。此外，还有泄漏及其它的压力损失和容积损失，这些损失均会转化为热能导致液压油温升。所以，定量泵加节流调速系统只能用于小流量系统。为了提高效率减少温升，应采用高效节能回路，上表为几种回路功率损失比较。另外，液压系统的效率还取决于负载。同一种回路，当负载流量Q_L与泵的大流量Q_m 比值大时回路的效率高。例如可采用手动伺服变量、压力控制变量、压力补偿变量、流量补偿变量、速度传感功率限制变量、力矩限制器功率限制变量等多种形式，力求达到负载流量Q_L与泵的流量的匹配。
    2 对于常用的定量泵节流调速回路，应力求减少溢流损失
    2.1采用卸荷回路
    机械的工作部件短时停止工作时，一般都让液压系统中的液压泵空载运转(即让泵输出的油液全部在零压或很低压力下流回油箱)，而不是频繁地启闭电机。
这样做可以节省功率消耗，减少液压系统的发热，延长泵和电机的使用寿命，一般功率大于3kw的液压系统都设有卸荷回路。下面介绍几种典型的卸荷回路。
    2.1.1采用三位阀的卸荷回路
    采用具有中位卸荷机能的三位换向阀，可以使液压泵卸荷。这种方法简单、可靠。中位卸荷机能是M、H、K型。图1为采用具有M型中位机能换向阀的卸荷回路。这种方法比较简单，阀处于中位时泵卸荷。它适用于低压小流量的液压系统；用于高压大流量系统，为使泵在卸荷时仍能提供一定的控制油压[(2~3)×10⁵Pa]，可在泵的出口处(或回油路上)增设一单向阀(或背压阀)。但这将使泵的卸荷压力相应增加。
    2.1.2采用二位二通阀的卸荷回路
    图2为采用二位二通阀的卸荷回路，图示位置为泵的卸荷状态。这种卸荷回路，二位二通阀的规格必须与泵的额定流量相适应。因此这种卸荷方式不适用于大流量的场合，且换向时会产生液压冲击。通常用于泵的额定流量小于63L/min液压系统。
    2.1.3用先导式溢滚阀的卸荷回路
    如图3所示，在先导式溢流阀1的遥控口接一小规格的二位二通电磁阀2。其卸荷压力的大小取决于溢流阀主阀弹簧的强弱，一般为(2~4)×10⁵Pa。由于阀2只须通过先导式溢流阀1控制油路中的油液，故可选用较小规格的阀，并可进行远程控制。这种型式卸荷回路适用于流量较大的液压系统。
    卸荷回路还有很多，如双联泵供油系统中常用外控制序阀的卸荷回路；压力补偿变量泵的卸荷回路；液压泵卸荷时系统仍需保持压力的保压卸荷回路；适应于大流量系统的二通插装阀卸荷回路；“蓄能器＋压力继电器＋电磁溢流阀”构成的卸荷回路等。
    2.2采用双泵双压供油回路
    图4是双泵供油的快速运动回路。液压泵1为高压小流量泵，其流量应略大于大工作速度所需要的流量，其工作压力由溢流阀5调定。泵2为低压大流量泵(两泵的流量也可相等)，其流量与泵1流量之和应等于液压系统快速运动所需要的流量，其工作压力应低于液控顺序阀3的调定压力。
    这种快速回路功率利用合理，效率较高，缺点是回路较复杂，成本较高。


图1 三位阀卸荷回路	图2 二位二通阀卸荷回路

图3 先导阀卸荷回路	图4 双泵双压供油回路

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