如何提高液壓系統(tǒng)效率專題論文

1、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題論文如何提高液壓系統(tǒng)效率摘要：說(shuō)明提高液壓系統(tǒng)效率的重要性，并主要介紹了如何提高液壓系統(tǒng)效率的措施。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，效率，泄露Abstract:The expla nati on that the importa nee of enhancing the hydraulic systemefficiency ,and mainly introduced the measures of how to enhance the hydraulic system efficie ncy.Keyword:the hydraulic system,efficie ncy,leak in

2、ess通常人們?cè)谠O(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)時(shí)，往往只側(cè)重考慮系統(tǒng)的功能要求和成本，而忽視了系統(tǒng)效率的合理的充分的利用。一般液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作效率大多只有50%左右，從而造成了極大的能量損耗。液壓系統(tǒng)的功率損失一方面會(huì)造成能量上的損失，使系統(tǒng)的總效率下降，另一方面，損失掉的這一部分能量將會(huì)轉(zhuǎn)變成熱能，使液壓油的溫度升高，油液變質(zhì)， 導(dǎo)致液壓設(shè)備出現(xiàn)故障。因此，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，在滿足使用要求的前提下，還應(yīng)充分考慮降低系統(tǒng)的功率損失。因此，在當(dāng)前這個(gè)能源緊缺的社會(huì)里，如何提高液壓的效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。提高液壓系統(tǒng)的效率，就是要充分利用能量，一個(gè)最基本的前提就是輸入和輸出要盡量匹配，理想狀態(tài)就是輸入多少就

3、輸出多少，反過(guò)來(lái)說(shuō)就是系統(tǒng)需要多少就輸入多少。因此，在提高液壓系統(tǒng)效率的設(shè)計(jì)中，首先要確保輸入功率和輸出功率的盡量匹配。而一般液壓系統(tǒng)的功率輸入都是靠電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的，所以要選擇功率與所驅(qū)動(dòng)的液壓泵的功率相符、而且質(zhì)量穩(wěn)定可靠、高效的電動(dòng)機(jī)，同時(shí)要做好系統(tǒng)的功率核算，這是提高液壓系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。因?yàn)楣β侍⒉荒軡M足系統(tǒng)的工作要求，而功率太大就會(huì)使液壓系統(tǒng)的效率降低。在具體選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，為了提高系統(tǒng)的效率，通常，允許電動(dòng)機(jī)短時(shí)間內(nèi)在超載25%的狀態(tài)下工作。若液壓泵在工作循環(huán)周期各階段所需的輸入功率差別較大，則應(yīng)首先按下列計(jì)算循環(huán)周期的等值功率：P i N(KW)式中：N 工作循環(huán)階段的總數(shù)；Pi循

4、環(huán)周期中第i階段所需的功率，KWti第i階段的時(shí)間，s;若所需功率最大的階段持續(xù)時(shí)間較短，而且滿足皂，則按等值功率 P選擇電動(dòng)P機(jī)。若工作循環(huán)中液壓泵的空循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)，而且在最大壓力和最大流量下工作的時(shí)間很短，則按下式選擇電動(dòng)機(jī)的功率：P 電（KW）K式中：Pmax 循環(huán)周期中的最大功率，KW；K電動(dòng)機(jī)過(guò)載系數(shù)：直流電動(dòng)機(jī)，K=1825;異步電動(dòng)機(jī)，K=152。因?yàn)閴毫土髁康膿p失的必然存在，泵的輸出壓力和輸出流量也肯定會(huì)與負(fù)載所需的實(shí)際壓力和實(shí)際流量有一定的差距，因此，要想使功率匹配關(guān)系達(dá)到最佳，首先我們要盡量選擇節(jié)能的回路，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的液壓系統(tǒng)控制原理圖，尤其是當(dāng)有調(diào)速的要求時(shí)， 更是

5、如此，常見的調(diào)速回路主要有：節(jié)流調(diào)速回路，容積調(diào)速回路，容積節(jié)流調(diào)速回路。其中節(jié) 流調(diào)速回路的功率損失大，低速穩(wěn)定性好。而容積調(diào)速回路既無(wú)溢流損失，也我節(jié)流損失，效率高，但低速穩(wěn)定性差。如果要同時(shí)滿足兩方面的要求，可采用差壓式變量泵和節(jié)流閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，并使節(jié)流閥兩端的壓力差盡量小，以減小壓力損失?？茖W(xué)合理是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)控制原理圖，對(duì)提高液壓系統(tǒng)效率有著很重要的影響。因?yàn)樵谝簤合到y(tǒng)回路中使用不同的液壓閥，其對(duì)整個(gè)回路造成的能耗是不相同的，這樣就造成了液壓泵與液壓執(zhí)行元件之間的能量匹配關(guān)系發(fā)生了改變，從而造成了不同程度的耗能，因此，我們要試圖設(shè)計(jì)出耗能相比較而言最低的液壓回路。其次我們

6、盡量減少液壓系統(tǒng)中各元件的耗能，從而提高其整體效率。在一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)中，包括動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件和管道等組成，因此，我們只能最大限度的降低其各個(gè)液壓元件的耗能，才能提高液壓系統(tǒng)的效率。首先，降低動(dòng)力元件的耗能。一般液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件部分都是液壓泵，它通過(guò)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和輸出，液壓泵是系統(tǒng)中把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的主要工具，后來(lái)的選用液壓泵對(duì)提高系統(tǒng)的效率也有著極其重要的意義。液壓泵的能量損耗主要包括兩部 分：一是本身內(nèi)部的泄露；二是外部流量的溢流，尤其是高壓下的溢流。所以降低液壓泵能耗的關(guān)鍵也在與以下兩點(diǎn)：1. 根據(jù)系統(tǒng)的性能要求選擇合適的液壓泵， 在能滿足要求的情況下

7、，盡量選擇效率高的 液壓泵。這類泵可以根據(jù)實(shí)際工況的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)排量大小，減少流量過(guò)剩，也減少了功率損失。另外，在選取泵時(shí)，最好不要將大容量的泵降低規(guī)格使用，因?yàn)楫?dāng)工作壓力和流量小 于泵的額定值時(shí)，泵的總效率將下降，不能物盡其用，也就造成了功率損失。2. 要減少或消除泵輸出流量的外部溢流，最根本辦法就是使泵的輸出流量能夠負(fù)載壓力的變化而變化。所以選用變量泵是降低能耗的一個(gè)有效手段。而變量泵的規(guī)格型號(hào)也很多， 常見的有限壓式變量泵、恒壓變量泵、穩(wěn)流變量泵、恒功率變量泵等。對(duì)于定量泵系統(tǒng)，則 應(yīng)盡量避免高壓溢流，可多采用低壓卸荷或者高低壓泵組合工作。這幾年出現(xiàn)的變頻技術(shù)也為定量泵系統(tǒng)的節(jié)能開辟了一

8、條新的途徑。其次，降低執(zhí)行元件的能耗。 一般液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要是指液壓缸和液壓馬達(dá)。對(duì)于液壓缸來(lái)說(shuō)，要提高其效率，就應(yīng)盡量改善其密封條件，減少泄露，從而減少功率損失。液壓油的密封一般采用密封圈密封，0型密封圈以其使用簡(jiǎn)單而廣泛被使用于液壓系統(tǒng)中。在使用0型密封圈時(shí)，其零件的配合精度往往比使用V形圈、Y形圈要高，這是由 0型密封勸的密封特性決定的。 正確選擇零件的配合間隙，即密封間隙，對(duì)密封的可靠性有很大的影響；同時(shí)要合理選擇預(yù)壓縮量和密封結(jié)構(gòu)。在速度梯度大、換向頻繁、壓力沖擊大、使用可 靠性要求比較高、更換密封困難或許不允許經(jīng)常更換的地方，均采用V形密封圈，最好是純合成橡膠與夾布合成橡膠配

9、合使用。Y形圈不管從密圭寸性或抗扭擰能力，都比V形圈要好。一般來(lái)講，為了增加密封效果、 提高液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)伸縮軸的壽命，在活塞桿、伸縮軸的端 部安裝防塵圈，也可以使用帶密封的防塵圈。因此，優(yōu)化液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 改善加工工藝、提高密封材料的性能是提高液壓缸工作效率的主要方法。而對(duì)于液壓馬達(dá)，要想降低起能耗，我們主要是對(duì)其進(jìn)行合理地選取。選取液壓馬達(dá)時(shí)，一方面要注意不要將馬達(dá)降低規(guī)格使用， 另一方面也要注意提高馬達(dá)的容積效率。再次，降低控制元件的能耗?？刂圃饕侵赶到y(tǒng)中各種液壓閥及其功能組合。在這類元件中，其能量損耗主要在以下兩個(gè)方面：1. 液壓閥本身的內(nèi)泄露。 液壓閥的內(nèi)泄露對(duì)于某些閥來(lái)說(shuō)

10、， 在一定范圍內(nèi)是允許的甚至 是必要的，因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬纤鼘⒏纳颇承┮簤洪y的工作性能， 但過(guò)度的內(nèi)泄露是不可取的。 究其原因，對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，在選閥時(shí)，要盡量選擇那些質(zhì)量可靠的知名廠家的液壓閥。2. 液壓閥的外泄露。液壓閥的外泄露是不允許的，但也是不可避免，因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，在滿足系統(tǒng)要求的前提下，應(yīng)該盡量減少液壓閥的數(shù)量，并盡量采用集成技術(shù)和使用螺 紋插裝閥。最后，降低管道的能耗。在整個(gè)液壓系統(tǒng)中， 各個(gè)元件大多都是通過(guò)管路連接起來(lái)，因 此在確定系統(tǒng)管路時(shí)，應(yīng)該注意優(yōu)化系統(tǒng)的管路，在滿足系統(tǒng)功能要求的前提下，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管路，減少管路的長(zhǎng)度和彎頭，從而減小管路的沿城壓力損失和局部壓力損失，因?yàn)?/p>

11、管路的壓力損失是造成管路能耗的主要形式。根據(jù)流體學(xué)知識(shí)，液體在管路中流動(dòng)產(chǎn)生的沿城壓力損失計(jì)算公式為:式中：入一沿城阻力系數(shù)；i管路的長(zhǎng)度，md管路的內(nèi)徑，mp流體的密度，kg/m3;v流體的平均速度，m/s ;液體在管路中流動(dòng)產(chǎn)生的局部壓力損失計(jì)算公式為：式中：E局部阻力系數(shù)；p流體的密度，kg/m3;v流體的平均速度，m/s ;由上式可知，不管是沿城壓力損失還是局部壓力損失是，都與液體的流速平方 v2成正比，而沿城壓力損失還與管路的長(zhǎng)度I成正比，與管路的內(nèi)徑d成反比。此外，沿城阻力系數(shù)入和局部阻力系數(shù)E都與液體粘度成正比。因此，要降低系統(tǒng)管路的能耗，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)管路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先，盡量縮短管路的長(zhǎng)度，減少管路彎頭和管路截面的突然變化；其次，管路的內(nèi)表面要足夠光滑；再次，管路的內(nèi)徑要滿足流量的要求，并將液體的流速限制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，使其不要過(guò)大，因?yàn)樗鼘?duì)壓力損失的影響很大；最后，選用黏度適當(dāng)?shù)囊簤河汀?液壓油在管路中流動(dòng)時(shí)， 將呈現(xiàn)出黏性，而黏性過(guò)高時(shí)， 將產(chǎn)生較大的內(nèi)摩擦力， 造成油液發(fā)熱，同時(shí)增加油液流動(dòng)時(shí)的阻力。當(dāng)黏性過(guò)低時(shí)