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液压系统环保绿色设计的几个要点

发布时间:2012-05-04

  1、工作介质污染控制; 
  液压系统一思想污染物、入侵污染物和生成污染物。在产品设计过程中应本着预防为主、治理为辅的原则,充分考虑如何消除污染源,从根本上防止污染。
  在设计阶段除了要合理选择液压系统元件的参数和结构外,可采取以下措施控制污染物的影响。在节流阀前后装上精滤油器,滤油器的精度取决于控制速度的要求。所有需切削加工的元器件,孔口必须有一定的倒角,以防切割密封件且便于装配。所有元器件、配管等在加工工序后都必须认真清洗,消除毛刺、油污、纤维等;组装前必须保持环境的清洁,所有元器件必须采用干装配方式。装配后选择与工作介质相容的冲洗介质认真清洗。投入正常使用时,新油加入油箱前要经过静置沉淀,过滤后方可加入系统中,必要时可设中间油箱,进行新油的沉淀和过滤,以确保油液的清洁。
  工作介质污染的另一方面是介质对外部环境的污染。应尽量使用高黏度的工作油,减少泄漏;尽快实现工程机械传动装置的工作介质绿色化,采用无素液压油;开发液压油的回收再利用技术;研制工作介质绿色添加剂等。
  2、液压系统噪声控制
  液压系统噪声是对工作环境的一种污染,分机械噪声和流体噪声。在液压系统中,电动机、液压泵和液压马达等的转速都很高,如果它们的转动部件不平衡,就会产生周期性的不平衡力,引起转轴的弯曲振动。这种振动传到油箱和管路时,会因共振而发出很大的噪声,应对转子进行动平衡试验,且在产品设计时应应注意防止其产生共振。机械噪声还包括机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。因此,必须严格保证制造和安装的质量,产品结构设计应科学合理。
  在液压系统噪声中,流体噪声占相当大的比例,这种噪声是由于油液的流速、压力的突变、流量的周期性变化以及泵的困油、气穴等原因引起的,以液压泵为例,在液压泵的吸油和压油循环中,产生周期性的压力和流量变化,形成压力脉动,从而引起液压振动,并经出油口传播至整个液压系统,同时,液压回路的管路和阀类元件对液压脉动产品反射作用,在回路中产生波动,与泵发生共振,产生噪声。开式液压系统中混入了大约5%的空气。当系统中的压力低于空气分离压时,油中的气体就迅速地大量分离出来,形成气泡,当这些气泡遇到高压便被压破,产生较强的液压冲击。因此在设计液压泵时,齿轮泵的齿轮模数应量取小值,齿轮取最大数,卸荷槽的形状和尺寸要合理,以减小液压冲击;柱塞泵的柱塞数的确定应科学合理,并在吸、压油配流盘上对称的开出三角槽,以防柱塞泵困油;为防止空气混入,泵的吸油口应足够大,而且应没入油箱液面以下一定深度,以防吸油后因液面下降而吸入空气,为减少液压冲击,可以延长阀门关闭时间,并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器,以吸收压力波;另外,增大管径和使用软管,对减少和吸收振动都很有效。
  3、液压元件的连接与拆卸性的设计
  液压系统设计应尽量提高液压系统的集成度,采用原则是对多个元件的功能进行优化组合,实现系统的模块化,并尽可能使液压回路的结构紧凑,如减小液压元件间的连接,设计易于拆卸的元件等。在满足其功能的基础上,设计的重点是液压元件地连接技术,不同连接结构的装配和拆卸的复杂程度不同,焊接连接的装配和拆卸的复杂程度最高,易导致零部件破坏性拆卸,螺钉连接的装配容易而可拆卸程式度要受环境影响,如果生锈则会导致拆卸复杂,铆钉连接的机械装配性较好但拆卸复杂,嵌人咬合是装配性的拆卸性均较好的一种连接方式,但在连接强度要求高的情况下,其连接的安生性降低。
  为了使液压系统结构更紧凑,根据其安装型式的不同,阍类元件可制成各种结构型式;管式连接和法兰式连接的阀;插装阀便于将几个插装式元件组合成复合阀,板式连接的普通液压阀可安装到集成块上,利用集成块上的孔道实现油路间的连接,或可直接将阀做成叠加式结构即叠加阀,叠加阀上有进、出油口及执行元件的接口、其接头可做成快速双向接头,提高装配性和可拆卸性。
  4、液压系统的节能设计
  液压系统的节能设计不但要保证系统的输出功率要求,还要保证尽可能经济、有效的利用能量,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降低系统的功率损失。
  在元件的选用方面,应尽量选用那些效率高、能耗低的元件,如选用效率较高的变量泵,可根据负载的需要改变压力,减少能量消耗,选成集成阀以减少管连接的压力损失,选择压降小、可连续控制的比例阀等。
  采用各种现代液压技术也是提高液压系统效率、降低能耗的重要手段,如压力补偿控制、负载感应控制以及功率协调系统等,采用定量泵+比例换向阀、多联泵(定量泵)+比例节流溢流阀的系统,效率可以提高28%~45%,采用定理泵增速液压缸的液压回路,系统中的溢流阀起安全保护作用,并且无溢流损失,供油压力始终随负载而变,这种回路具有容积调速以及压力自动适应的特性,能使系统效率明显提高。