畢業(yè)論文---淺談液壓系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能問題

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題 目： 淺談液壓系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能問題 </p><p>　　學生姓名： xxx </p><p>　　指導教師： xxx </p><p>　　院 系： 機電工程系 </p><

2、;p>　　專 業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　級 別： 2009級 </p><p><b>　　2012年03月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要講述在液壓系統(tǒng)設(shè)計中各方面的節(jié)能方法、要求等。首先要

3、知道為什么要在液壓系統(tǒng)設(shè)計中實行節(jié)能措施，做這些措施有什么意義。本文主要從液壓系統(tǒng)中液壓能源能量的循環(huán)用、能量傳送過程中如何減少損失和新液壓能源的研究開發(fā)。液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)與途徑，包括液壓系統(tǒng)的基本節(jié)能途徑和液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制節(jié)能技術(shù)。分析液壓系統(tǒng)能量損失的原因，從液壓系統(tǒng)的五大組成部分出發(fā)，介紹了幾種相比而言高效率低能耗的節(jié)能措施，并展望它們的應用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 節(jié)能 能耗分

4、析 液壓技術(shù) 創(chuàng)新 發(fā)展趨勢</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 液壓系統(tǒng)的耗能分析1</p><p>　　1.1. 液壓系統(tǒng)的能耗分析1</p><p>　　1.2. 液壓系統(tǒng)的基本節(jié)能途徑1</p><p>　　1.2.1 節(jié)能液壓元件的選用1&l

5、t;/p><p>　　1.2.2 提高液壓泵總效率2</p><p>　　1.2.3提高液壓元件總效率2</p><p>　　1.2.4 其他節(jié)能措施2</p><p>　　1.3. 液壓系統(tǒng)的節(jié)能回路3</p><p>　　1.3.1閉式容積調(diào)節(jié)系統(tǒng)3</p><p>　　1.3.2壓力

6、匹配液壓回路4</p><p>　　1.3.3二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)4</p><p>　　1.3.4電液負荷感應系統(tǒng)5</p><p>　　1.3.5變頻液壓調(diào)速系統(tǒng)5</p><p>　　1.3.6 CPS恒壓系統(tǒng)6</p><p>　　1.3.7負流量控制6</p><p>　　第二章

7、液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計7</p><p>　　2.1　降低壓力損耗的節(jié)能設(shè)計7</p><p>　　2.2　降低流量損耗的節(jié)能設(shè)計8</p><p>　　2.3　降低電機損耗的節(jié)能設(shè)計9</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)元件的節(jié)能10</p><p>　　3.1控制泄漏10</p><p

8、>　　3.2 選用傳動效率較高的液壓回路和適當?shù)恼{(diào)速方式12</p><p>　　3.3對于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應力求減少溢流損失12</p><p>　　3.3.1采用卸荷回路12</p><p>　　3.3.2采用三位閥的卸荷回路13</p><p>　　3.3.3采用二位二通閥的卸荷回路13</p>

9、<p>　　3.3.4用先導式溢滾閥的卸荷回路13</p><p>　　3.3.5采用雙泵雙壓供油回路13</p><p>　　3.4采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路14</p><p>　　3.5 發(fā)揮蓄能器的功用14</p><p>　　3.5.1作輔助動力源14</p><p>　　3.5.2回

10、收能量15</p><p>　　3.6選用高效率的節(jié)能液壓元件15</p><p>　　3.7合理選用控制元件及系統(tǒng)管路15</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的泄漏16</p><p>　　4.1減少能耗,充分利用能量16</p><p>　　4.2.主動維護16</p><p>

11、;　　4.3 系統(tǒng)污染的危害與原因16</p><p>　　4.4　液壓系統(tǒng)制作、檢修中的污染控制17</p><p>　　4.4.2　液壓元件、零件的清洗17</p><p>　　4.4.3　液壓件裝配中的污染控制18</p><p>　　4.4.4　液壓件運輸中的污染控制18</p><p>　　4.4.

12、5　液壓系統(tǒng)總裝的污染控制18</p><p>　　4.4.6液壓管道檢修的污染控制18</p><p>　　4.4.7　油箱加油19</p><p>　　4.4.8　系統(tǒng)恢復19</p><p>　　4.5機電一體化19</p><p>　　第五章 液壓技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢20</p>&l

13、t;p>　　5.1. 液壓現(xiàn)場總線技術(shù)20</p><p>　　5.1.1 液壓現(xiàn)場總線技 術(shù)的定義20</p><p>　　5.1.2現(xiàn)場總線技 術(shù)在液壓 系統(tǒng)應用中的特點20</p><p>　　5.2自動化控制軟件技術(shù)21</p><p>　　5.3 水壓元件及系統(tǒng)22</p><p>　　5.

14、3.1 水壓傳動技術(shù)概述22</p><p>　　5.3.2 水壓傳動技術(shù)特點23</p><p>　　5.3.3 水壓傳動技術(shù)的應用及展望23</p><p>　　5.4液壓節(jié)能技術(shù)23</p><p><b>　　結(jié) 語25</b></p><p><b>　　參考文獻

15、26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p>　　第一章 液壓系統(tǒng)的耗能分析</p><p>　　1.1. 液壓系統(tǒng)的能耗分析</p><p>　　液壓系統(tǒng)包括：能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置、傳動介質(zhì)。每一個環(huán)節(jié)功能的實現(xiàn)都是通過能量來驅(qū)動的，工作過程的三次能

16、量轉(zhuǎn)換包括在液壓泵中形成高壓油時機械能轉(zhuǎn)換為壓力能，將壓力能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動執(zhí)行裝置工作以及高壓油經(jīng)過系統(tǒng)各液壓元件時的熱量。能量的轉(zhuǎn)換過程必然伴隨著能量損失。整個液壓系統(tǒng)的能量利用情況可用系統(tǒng)的總效率η來表示，</p><p>　　總效率 （1）</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式

17、中 ——電動機的效率；——液壓泵的總效率；——液壓執(zhí)行器的總效率；——液壓回路總效率；一液壓回路摩擦效率；一液態(tài)油的壓縮效率；一層流，紊流效率。</p><p>　　由以上兩式可以看出：液壓系統(tǒng)的總效率是電動機、液壓泵、液壓執(zhí)行器和液壓回路等的效率的乘積，任一項效率的降低都會影響液壓系統(tǒng)的總效率，只有當所有項都為最高值時，總效率才會最高。同時，根據(jù)能量守恒，在輸入功率一定的情況下，越大，損耗的能量越少，回路中的紊

18、流越少，回路的摩擦系數(shù)越小，系統(tǒng)的效率越高。因而液壓系統(tǒng)中的摩擦，泄漏，壓力損失，流體流動的損失，不匹配損失均是節(jié)能設(shè)計中須注意的方面。此外，液壓系統(tǒng)的回路也會有不同的效率損失，如回油節(jié)流回路會有節(jié)流損失和溢流損失，旁路節(jié)流回路會有節(jié)流損失，所以，根據(jù)系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，液壓回路的選擇是節(jié)能需注意的一大方面。</p><p>　　1.2. 液壓系統(tǒng)的基本節(jié)能途徑</p><p>　　1.2

19、.1 節(jié)能液壓元件的選用</p><p>　　液壓元件的能耗表現(xiàn)在液壓元件工作時引起的元件及其連接部位的能源泄漏、內(nèi)摩擦及發(fā)熱等</p><p>　　其中以液壓泵、馬達損失最大，其次是各種閥類，如溢流閥的溢流損失，以及設(shè)在液壓缸或馬達回油路上的背壓閥的壓力損失等。常用的節(jié)能液壓元件有限壓式變量泵、恒功率變量泵、恒壓式變量泵、蓄能器、電液伺服閥、集成閥、變截面液壓缸等。</p>

20、<p>　　采用節(jié)能型液壓元件是系統(tǒng)的重要節(jié)能手段。如負荷敏感式變量柱塞泵可隨負荷變化自動調(diào)節(jié)流量；變截面液壓缸可有效地避免選用大流量、大功率油泵帶來的能量浪費；自保持型電磁閥只需瞬間通電即可完成閥門開關(guān)動作，閥芯位置無需電來保持；插裝式錐閥可將每條流道上串聯(lián)閥的個數(shù)減到最小，使大流量的主回路得到簡化[2]。</p><p>　　1.2.2 提高液壓泵總效率</p><p>　

21、　泵作為初次能量轉(zhuǎn)換裝置，對液壓系統(tǒng)的總效率影響很大。選擇合適的動力源，對提高能源利用率非常重要。若要提高液壓泵的總效率，必須提高其容積效率和機械效率，這不僅取決于液壓泵的結(jié)構(gòu)形式，而且與使用壓力、液壓泵轉(zhuǎn)速及液體粘度等因素有關(guān)。提高液壓泵總效率的途徑有：（1）選擇合理的液壓泵形式。一般壓力在2.5MPa以下時選用齒輪泵；在2.5~6.3 MPa范圍內(nèi)選用葉片泵；在6.3MPa以上選用柱塞泵。表1為常用泵的效率（2）選擇合理的液壓泵轉(zhuǎn)速

22、。對提高效率而言液壓泵存在一個最佳轉(zhuǎn)速，一般在1 000～1 800 r／min范圍內(nèi)。（3）選用粘度合適的液壓油。高粘度油可使泄漏減少，容積效率提高，但內(nèi)摩擦阻力增大，管道壓力損失增加，機械效率降低，并導致泵的自吸能力下降。使用低粘度油時，情況正相反。</p><p><b>　　表1常用液壓泵效率</b></p><p>　　1.2.3提高液壓元件總效率</

23、p><p>　　管路的壓力損失與管道直徑和結(jié)構(gòu)、液壓油粘度、液體流速等有關(guān)?？蓮囊韵聨追N措施來減少其壓力損失：（1）減少管中液體流速。一般吸油管流體流速應小于1~1.2m/s，壓油管小于3~6 m/s；（2）減少管路長度和局部阻力個數(shù)。盡量減少不必要的彎曲，縮短管路長度，兩個局部阻力間距離一般應大于20 d(d為管道直徑)； （3）合理選擇油管內(nèi)徑，避免油管過流斷面突然擴大或縮小而增加壓力損失。</p>

24、<p>　　所有閥類元件皆為流阻，引起一定的能量損耗。提高液壓閥的總效率主要是提高其容積效率和壓力效率，。提高液壓閥的容積效率主要是減小其泄漏量，提高液壓閥的壓力效率主要是減少液體流經(jīng)液壓閥的壓力損失[7]。為減少機械沖擊，在泵的吸油口和出油口采用軟連接，液壓缸等執(zhí)行元件的兩腔采取軟管連接。閥間連接一般有下列方式，根據(jù)不同要求選擇合理的連接方式，如表2所示。</p><p>　　1.2.4 其他節(jié)能措

25、施</p><p>　?。?）采用能量回收裝置節(jié)能。 能量回收的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是能量轉(zhuǎn)換器，要求其節(jié)能效果高、造價低，能量便于控制。在液壓系統(tǒng)中采用飛輪或蓄能器就可得到較好的節(jié)能效果，有效降低設(shè)備的功率。對于低壓大流量的液壓系統(tǒng)，一般采用大流量的液壓泵，如果采用蓄能器來增加短時大流量，可以大大節(jié)省能量，同時緩和沖擊壓力，吸收壓力脈沖。</p><p>　?。?）利用電子技術(shù)完善控制系統(tǒng)。首先，利

26、用傳感器形成一個監(jiān)控系統(tǒng)，來監(jiān)視系統(tǒng)的壓力情況。經(jīng)過AID轉(zhuǎn)換器形成數(shù)字信號，輸入到計算機中，編寫控制程序完成對系統(tǒng)情況的整體掌握以及對信號的處理，形成實時控制信號，使液壓泵以及相應的液壓元件相應變化，力求能耗最小。</p><p>　　1.3. 液壓系統(tǒng)的節(jié)能回路</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行控制、調(diào)整液壓泵的運行參數(shù)，使之與負荷匹配，是提高系統(tǒng)能量利用和降低無功損耗的

27、重要途徑，這就是液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制節(jié)能方法。液壓節(jié)能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)很多，這些系統(tǒng)的共同特點是具有不同程度的自適應性，它們利用自動調(diào)節(jié)理論進行必要的動態(tài)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定系統(tǒng)工作狀態(tài)。</p><p>　　1.3.1閉式容積調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　容積調(diào)速液壓系統(tǒng)采用改變液壓泵或液壓馬達的排量來進行調(diào)速。圖1所示為一變量泵控馬達閉式液壓系統(tǒng)原理圖。變量泵3的排量可調(diào)，實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。補油泵1補償系

28、統(tǒng)運行過程中的泄漏。安全閥4防止壓力過高造成事故。溢流閥6調(diào)定補油壓力。由于系統(tǒng)中沒有方向閥和節(jié)流閥，液壓泵輸出的壓力油全部送往液壓馬達(或液壓缸)，這不僅簡化了液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而且大大減少了閥口節(jié)流和管路沿程損失。因此，這種系統(tǒng)效率較高，功率利用合理，發(fā)熱小，調(diào)速范圍大，適用于大功率需要無級調(diào)速的液壓系統(tǒng)。 </p><p>　　補油泵 2、單向閥 3、變量泵 4

29、、安全閥 5、馬達 6、溢流閥</p><p>　　圖1 泵控馬達閉式系統(tǒng)</p><p>　　1.3.2壓力匹配液壓回路</p><p>　　壓力匹配液壓回路(又稱壓力適應回路)包括定量泵、定差溢流閥與節(jié)流閥(實為溢流節(jié)流閥)。與普通回路不同的是，此回路中溢流閥不僅用來將多余的油液排回油箱，還作為節(jié)流閥的壓力補償閥，以保證負荷變化時，節(jié)流閥進、出口壓差為一常數(shù)

30、。圖2為一種使用比例方向閥的壓力匹配回路。在此定差溢流閥實質(zhì)為具有節(jié)流功能的比例方向閥的壓力補償閥，使比例方向閥進、出口壓差為常數(shù)。該回路的優(yōu)點是速度穩(wěn)定性好、效率高、構(gòu)成及控制簡單，性價比高。</p><p>　　圖2 壓力匹配液壓回路</p><p>　　1.3.3二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由恒壓油源、二次元件(液壓泵／馬達)、工作機構(gòu)和

31、控制調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。它可工作在壓力恒定、流量隨負載的變化而改變的壓力耦聯(lián)系統(tǒng)中，能夠回收與重新利用系統(tǒng)的制動動能和重力勢能，具有良好的控制性能。在系統(tǒng)中，二次元件能夠無損耗地從恒壓網(wǎng)絡(luò)取得能量，大大地提高了系統(tǒng)效率。通過調(diào)節(jié)二次元件斜盤傾角改變二次元件排量，從而適應負載轉(zhuǎn)矩的變化，這一過程也實現(xiàn)了二次元件的無級調(diào)速。在系統(tǒng)中可以同時并聯(lián)多個負荷，并在各負荷端分別實現(xiàn)互不相關(guān)的控制規(guī)律；可擴大系統(tǒng)的工作區(qū)域，改善系統(tǒng)的控制特性，減少設(shè)備總

32、投資，降低工作過程中的能耗，節(jié)約冷卻費用。圖3為二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖。</p><p>　　1.一次元件 2、蓄能器 3、二次元件 4、變量缸 5、伺服閥 6、油箱</p><p>　　圖3 二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖</p><p>　　1.3.4電液負荷感應系統(tǒng)</p><p>　　負荷傳感系統(tǒng)是一個具有壓差反饋，在流量指令條件下實現(xiàn)泵對負荷壓力

33、隨動控制的閉環(huán)系統(tǒng)，其中壓力補償控制是實現(xiàn)各動作流量分配和準確控制的保證，根據(jù)壓力補償在回路中的位置，壓力補償系統(tǒng)分為閥前補償、閥后補償、回油補償。負荷感應是接收或感應負荷壓力的一種方法，它將機的負荷反饋到控制系統(tǒng)，以控制負荷回路的流量不會因負荷的變化而受影響。沒有負荷感應，流量就會隨負荷而變化。其他控制壓力系統(tǒng)雖消除了壓力過剩，但不能消除流量過剩，多余的流量會造成一定的能量損失。負荷感應控制系統(tǒng)按控制方式一般可分為壓力感應控制、流量感

34、應控制及功率感應控制3種方法。由于液壓泵只需提供與執(zhí)行元件負荷相匹配的壓力、流量或功率，液壓系統(tǒng)中不產(chǎn)生過剩壓力和過剩流量，或者相對于系統(tǒng)壓力和流量來說很小，因而系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能效果。</p><p>　　圖4為由變量活塞、控制閥與壓力補償閥、梭閥組合在一起的負荷感應控制系統(tǒng)，該裝置使液壓泵的壓力、流量與負載壓力、流量相適應，系統(tǒng)不會產(chǎn)生過剩壓力和過剩流量，節(jié)能效果可達30％一40％。電液負載感應系統(tǒng)的另一個優(yōu)

35、點是可采用數(shù)字壓力補償。即將檢測得到的供油壓力和負載壓力送入各聯(lián)閥的流量控制器，經(jīng)過數(shù)字運算處理，使閥芯朝著與閥進出口壓差變化相反的方向移動某一適當數(shù)量，從而消除供油壓力或負載壓力變化可能引起的流量變化.</p><p>　　1、主泵 2、變量活塞 3、4、控制閥；5、6、壓力補償閥；7、梭閥</p><p>　　圖4 負荷傳感控制原理圖</p><p>　　1.3

36、.5變頻液壓調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，大多采用異步電動機驅(qū)動，異步電動機變頻調(diào)速效率高、調(diào)速性能好，在其他領(lǐng)域應用廣泛。同樣，在液壓系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速可取得的應用效果，尤其在大功率間歇運動的調(diào)速系統(tǒng)中，其優(yōu)越性更為顯著。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)避免了節(jié)流損耗和溢流、泄荷損耗，并大大提高了原動機——異步電動效率，顯著改善功率因數(shù)，是其他液壓調(diào)速方式所無法比擬的。變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)是利用變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速

37、，使泵的輸出流量與系統(tǒng)要求相適應，它可以使溢流損失降至最低，從而有效地節(jié)約能源。變頻液壓調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖5所示，系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速電動機、定量泵——定量馬達構(gòu)成。高壓安全閥防止系統(tǒng)過載，液壓馬達（Tf）給馬達加載，光電編碼器時刻檢測馬達轉(zhuǎn)速并反饋給控制器，形成閉環(huán)實時控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖5 變頻液壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p>　　1.3.6 CPS恒壓系統(tǒng)</p&

38、gt;<p>　　日本近年來開發(fā)了定壓力源系(CPS--Con-stant Pressure System)和適用的液力平衡式(FFC—Fluid Force Couple)液壓彩馬達[10]。幾家名牌汽車制造公司生產(chǎn)了CPS公交汽車，在東京等3個城市中運營，尾氣排放和燃油費用各降低了20％以上。如圖6所示，CPS能保證液壓源為恒定壓力，擴大了液壓技術(shù)應用領(lǐng)域。公交汽車需要頻繁地加速、減速和起動、停車，采用CPS傳動控制可

39、以將剎車時的熱能損失作為運動能量回收、蓄積起來，在加速時利用。</p><p>　　l一發(fā)動機2一能源g／馬達3一單向閥4一壓力補償器</p><p>　　5一飛輪泵／馬達6一聯(lián)軸器(B型CPS) 7一飛輪</p><p>　　8一蓄能器9一驅(qū)動泵／馬達10一車輪</p><p><b>　　圖6 CPS 系統(tǒng)</b>&

40、lt;/p><p>　　1.3.7負流量控制</p><p>　　負流量控制是液壓泵中的流量隨控制壓力信號的增大而減小，即控制油壓與流量成反比。負流量控制的基本原理如圖7所示?？刂茐毫π盘栍梢簤罕玫幕赜徒?jīng)過負流量調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生，其油壓的變化即可控制主泵流量。當主閥回油量大時，控制油路的壓力升高，泵的流量即減小，反之，油的流量增大。即液壓泵帶有負流量控制，可實現(xiàn)當系統(tǒng)換向閥處于中位時，通過負流量控制

41、閥產(chǎn)生反饋信號，傳送到主泵控制閥，主泵的流量隨壓力信號增大而減小，避免了傳統(tǒng)的液壓機械靠溢流閥的溢流控制方式，最大限度地減少功率的損失和系統(tǒng)發(fā)熱，當安裝了壓力切斷閥后其節(jié)能效果更為明顯。如圖7中閥6為切斷閥，當執(zhí)行元件運動到極限位置時，主泵輸出壓力接近主泵溢流壓力時，切斷閥執(zhí)行切斷功能以減小泵的排量，消除系統(tǒng)過載時的溢流損失。與傳統(tǒng)的控制方式相比，該系統(tǒng)具有能進行最大流量限制，可靠性和穩(wěn)定性好，節(jié)能效果明顯，系統(tǒng)響應快，可維護性能好等特

42、點。</p><p>　　1、2 主換向閥；3、溢流閥；4、5、節(jié)流閥； 6、切斷閥；7、變量活塞；8、主泵</p><p>　　圖7 負流量控制原理圖</p><p>　　第二章 液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計</p><p>　　2.1　降低壓力損耗的節(jié)能設(shè)計</p><p>　　降低液壓系統(tǒng)壓力損耗的途徑主要應從合理選擇控制

43、類元件的類型、布局及連接形式等方面來考慮。</p><p>　　圖2.1為采用內(nèi)控形式、中位卸載機能電液換向閥的液壓系統(tǒng)。圖中單向閥的作用為：① 提供換向閥所需最低控制壓力，一般為0.5～1 Mpa；② 平衡垂直缸下落部分重力使空載下行動作平穩(wěn)。經(jīng)分析可知，上述作用只分別在換向動作瞬間和空載下行時才是必要的，在其余時間是壓力損耗，從節(jié)能的角度來看，這種為了滿足某一局部需求而增加系統(tǒng)額外損耗的設(shè)計是不合理的。<

44、;/p><p>　　圖2.1　液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　圖2.2為仍采用內(nèi)控形式電液換向閥的液壓系統(tǒng)，但沒有利用換向閥中位卸載機能而采用電磁溢流閥控制系統(tǒng)加載和卸載，取消了單向閥，避免了相應的壓力損耗。在液壓缸有桿腔與換向閥間接入單向節(jié)流閥，通過調(diào)整節(jié)流閥開度獲得液壓缸空載下行平穩(wěn)所需的背壓，避免了其他運行狀態(tài)的壓力損耗。采用單向節(jié)流閥的原因是：① 調(diào)節(jié)范圍大，可避免平衡閥控制壓力選擇不

45、當帶來的弊端；② 當采用變量泵系統(tǒng)時可獲得更好的節(jié)能效果。因平衡閥提供的是固定背壓，而節(jié)流閥提供的背壓與流量有關(guān)，當因負載的增加，系統(tǒng)壓力增高至泵變量狀態(tài)時，實際上已無需以背壓來保持液壓缸下行的平穩(wěn)性，節(jié)流閥與流量同步減小的背壓更接近于符合這一要求，所以比采用平衡閥更合理。</p><p>　　圖2.2　液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　在圖2.1或圖2.2所示系統(tǒng)中，換向閥與液壓缸油口應選

46、擇合理的匹配方案。因換向閥內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)的差異，各油口間具有不同的壓降特性，國外產(chǎn)品大多提供這類特性曲線。對于一般油口非對稱設(shè)置的較大通徑的換向閥，其A－T油口壓降小于B－T油口壓降。對上述系統(tǒng)而言，因液壓缸無桿腔排量大于有桿腔排量，故應將液壓缸無桿腔與換向閥A口連接，有桿腔與換向閥B口連接，以降低壓力損耗。對于系統(tǒng)實際排量接近或短時間大于換向閥額定排量時，這種選擇尤為必需，所降低的壓力損耗可從閥的流量特性曲線查出。小通徑換向閥也存在這類

47、油口選擇問題，但一般影響較小。這也是設(shè)計者容易忽視的問題?！　‘斚到y(tǒng)需要流量接近或相同而壓力不同的多種功能要求時，應盡可能采用多級恒壓泵或由先導式溢流閥、小通徑換向閥、遠程調(diào)壓閥或疊加式溢流閥組合控制的多級壓力系統(tǒng)，避免采用減壓閥獲得相應壓力，以降低壓力損耗?！　∫簤合到y(tǒng)的管路和過濾器配置不當也會造成過高的壓力損耗，應根據(jù)具體情況合理確定所需規(guī)格。</p><p>　　2.2　降低流量損耗的節(jié)能設(shè)計</

48、p><p>　　降低液壓系統(tǒng)流量損耗的途徑主要應從合理選擇動力源類型方面來考慮，也就是選擇與負載要求的壓力-流量特性盡可能適應的液壓泵?！　τ谝髩毫咏蛳嗤?，流量變化較大的液壓系統(tǒng)，如節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、泵保壓系統(tǒng)、要求快速響應的中位常閉換向閥系統(tǒng)、蓄能器系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和電液比例換向閥系統(tǒng)等，一般應采用恒壓變量泵作為動力源，避免采用定量泵-溢流閥系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，以降低溢流或旁流流量損耗。恒壓變量泵的主要

49、特征是：在系統(tǒng)壓力達到泵的設(shè)定壓力前為定量泵特性；達到設(shè)定壓力時，泵的流量隨負載需要自動調(diào)整；無負載時，泵的流量自動降至0，但其輸出壓力維持恒定。由于沒有多余的流量損耗，故在上述液壓系統(tǒng)中能取得良好的節(jié)能效果?！　τ诠β瘦^大、負載緩慢增加且有較長保壓時間要求的系統(tǒng)，也可采用恒壓恒功率變量泵。上述兩種泵的壓力-流量輸出特性見圖3。</p><p>　　圖3　壓力-流量輸出特性曲線</p><

50、p>　　對于要求分別具有不同壓力、不同流量的多執(zhí)行器系統(tǒng)，可采用雙壓、雙流量恒壓變量泵或負載傳感變量泵。雙壓、雙流量恒壓變量泵的輸出特性可調(diào)整為相當于2臺不同壓力、不同流量的恒壓變量泵，利用泵上附設(shè)的電磁閥來轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)，適合于雙執(zhí)行器系統(tǒng)。負載傳感變量泵的輸出特性為：在泵的額定壓力和流量范圍內(nèi)，其實際輸出壓力和流量能同時隨負載需要自動調(diào)整；無負載時，泵的流量自動降至0，且輸出壓力較低，適合于多執(zhí)行器系統(tǒng)。由于上述2種泵能同時降低

51、壓力和流量損耗，故具有更好的節(jié)能效果?！　∩鲜龆鄨?zhí)行器系統(tǒng)也可采用電液比例-恒壓變量泵，但這種泵及控制系統(tǒng)的成本較高，主要適用于計算機控制的液壓系統(tǒng)?！　「綆е赋?，對于零流量時輸出壓力較高的各種恒壓變量泵，一般仍需設(shè)置卸載回路，因這類泵在高壓零流量時的功率損耗和磨損均大于零壓全流量時的功率損耗和磨損?！　￡P(guān)于各種恒壓變量泵的原理、性能和選用，文獻［2］有詳細的論述。濟南7313工廠可提供大部分品種的國產(chǎn)化產(chǎn)品，價格比進口產(chǎn)品低得多

52、。</p><p>　　2.3　降低電機損耗的節(jié)能設(shè)計</p><p>　　三相異步電機是液壓系統(tǒng)應用最廣泛的原動機，電機的節(jié)能途徑主要應從降低空載或輕載運行時的損耗來達到?！　「鶕?jù)電機原理，額定功率為Δ接法的三相異步電機在低于臨界負載率運行時轉(zhuǎn)換成Y接法運行，可降低損耗和提高功率因數(shù)。一般電機的臨界負載率約為0.33，即電機實際負載功率在額定功率的0.33倍以下運行時采用Y接法具有節(jié)能

53、效果?！　∫话阋簤合到y(tǒng)的空載或輕載運行狀態(tài)在時間上占一定比例。顯然，只要在系統(tǒng)需輸出較大功率時提供相應的控制信號，使電機接成Δ接法運行，在系統(tǒng)卸載或輕載狀態(tài)時使電機接成Y接法運行，就能實現(xiàn)上述節(jié)能要求。</p><p>　　圖2.4為電機Y-Δ自動轉(zhuǎn)換運行控制電路，圖中K1-1、K1-2為運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)信開關(guān)。電機起動時為Y接法，當要求系統(tǒng)在達到一定壓力電機轉(zhuǎn)換成Δ接法運行時，K1可采用壓力繼電器；當要求系統(tǒng)在

54、執(zhí)行某一動作電機轉(zhuǎn)換成Δ接法運行時，K1可直接利用該動作執(zhí)行電器的一組觸點來聯(lián)鎖控制；當要求系統(tǒng)在執(zhí)行某一動作到達某一位置(行程)電機轉(zhuǎn)換成Δ接法運行時，K1可采用檢測該位置的行程開關(guān)所控制的繼電器的一組觸點；亦可采用其他速度、流量信號來控制轉(zhuǎn)換。但對于負載壓力不穩(wěn)定的系統(tǒng)不宜采用壓力繼電器控制形式。</p><p>　　圖2.4　電機Y-Δ自動轉(zhuǎn)換運行控制電路</p><p>　　上述轉(zhuǎn)

55、換壓力可根據(jù)電機的臨界負載功率、系統(tǒng)流量來計算得到?！　‘斚到y(tǒng)需要功率較小的其他動作時，應盡可能將所需功率限制在電機的臨界負載功率內(nèi)，以便電機運行在Y接法狀態(tài)?！　嵺`證明，通過分析系統(tǒng)的各種實際功能要求，從節(jié)能的角度比較各種控制回路的優(yōu)劣，合理選擇動力源類型，能找到更多的節(jié)能途徑。</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)元件的節(jié)能</p><p><b>　　3.1控制泄漏&

56、lt;/b></p><p>　　油液的泄漏可分為外泄漏和內(nèi)泄漏，外泄漏主要是指液壓油從系統(tǒng)泄漏到環(huán)境中，內(nèi)泄漏是指由于高低壓側(cè)的壓力差的存在以及密封件失效等原因，使液壓油在系統(tǒng)內(nèi)部由高壓側(cè)流向低壓側(cè)。外泄漏人們可以直接觀察到并予以重視和處理，內(nèi)泄漏往往易被忽視。防止泄漏需要不斷改進密封材質(zhì)，推廣應用各種兼容性好且抗磨的密封材料，采用無外泄漏密封結(jié)構(gòu)和密封系統(tǒng)，將泄漏量控制在最低限度內(nèi)。此外，需重視元件的加

57、工、裝配、保管各個環(huán)節(jié)，提高加工水平以提高閥類元件通道內(nèi)表面的光潔度和精度，在裝配、保管過程中注意防塵、清洗去毛刺等，對精密零件還應注意包裝、防碰、防潮，減少內(nèi)摩擦、發(fā)熱和內(nèi)泄漏。 控制泄漏的主要措施有： （1） 采用間隙補償。內(nèi)泄漏量與間隙關(guān)系的計算公式為： ，由此可見，內(nèi)泄漏量與間隙厚度的立方成正比，減小間隙能顯著減少內(nèi)泄漏量由于油膜潤滑和零件的加工工藝及熱脹冷縮等因素必須保證一定的間隙，因此液壓元件間隙密封的首要問題是控制間隙的

58、大小。（2）考慮制造和裝配因素，減小泄漏。 嚴格控制配合零件表面的加工質(zhì)量，使配合表面幾何形狀誤差、表面粗糙度符合標準。裝配前應對零件進行仔細檢查，嚴格清洗，并按裝配工藝要求進行裝配</p><p>　　應選擇運動粘度，的液壓油。（4）正確的密封。密封防漏主要從密封件材料和形式兩方面考慮。密封材料一般應具有耐腐蝕性高、耐磨性好、不易老化、工作壽命長等特點[8]。對密封形式應綜合考慮密封部位的尺寸結(jié)構(gòu)和對偶件運動

59、性質(zhì)、密封的工件條件、密封的性能等幾方面。此外還應考慮考慮工藝成本，如密封件的價格、安裝和維修費用等。</p><p>　　在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，不但要實現(xiàn)其拖動與調(diào)節(jié)功能，還要 盡可能地利用能量，達到高效、可靠運行的目的。液壓系統(tǒng)的功率 損失會使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì)，導致液壓設(shè)備發(fā)生故障。因此，設(shè)計液壓系統(tǒng)時必須多途徑地考慮降低系統(tǒng)的 功率損失。 </p><p>　　幾種

60、控制回路的功率損失</p><p>　　3.2 選用傳動效率較高的液壓回路和適當?shù)恼{(diào)速方式 </p><p>　　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)， 這是因為定量泵與油缸的效率分別為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。此外，還有泄漏 及其它的壓力損失和容

61、積損失，這些損失均會轉(zhuǎn)化為熱能導致 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，應采用高效節(jié)能回路，上表為幾種回路 功率損失比較。另外，液壓系統(tǒng)的效率還取決于負載。同一種回 路，當負載流量QL與泵的最大流量Qm 比值大時回路的效率高。例如可采用手動伺服變量、壓力控 制變量、壓力補償變量、流量補償變量、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，力求達到負載流量Q L與泵的流量的匹配。

62、</p><p>　　3.3對于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應力求減少溢流損失 </p><p>　　3.3.1采用卸荷回路 </p><p>　　機械的工作部件短時停止工作時，一般都讓液壓系統(tǒng)中的液 壓泵空載運轉(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。這樣做可以節(jié)省功率消耗，減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，延長泵和電機 的使用壽命，一般功率

63、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。 </p><p>　　3.3.2采用三位閥的卸荷回路 </p><p>　　采用具有中位卸荷機能的三位換向閥，可以使液壓泵卸荷。 這種方法簡單、可靠。中位卸荷機能是M、H、K型。圖1為采用 具有M型中位機能換向閥的卸荷回路。這種方法比較簡單，閥 處于中位時泵卸荷。它適用于低壓小流量的液壓系統(tǒng)；用于高壓 大流量系統(tǒng)，為使泵在

64、卸荷時仍能提供一定的控制油壓[(2~3)× 105Pa]，可在泵的出口處(或回油路上)增設(shè)一單向閥(或背壓閥)。 但這將使泵的卸荷壓力相應增加。 </p><p>　　3.3.3采用二位二通閥的卸荷回路 </p><p>　　圖3.2為采用二位二通閥的卸荷回路，圖示位置為泵的卸荷狀 態(tài)。這種卸荷回路，二位二通閥的規(guī)格必須與泵的額定流量相適 應。因此這種卸荷方式不適用于大流量的場合

65、，且換向時會產(chǎn)生 液壓沖擊。通常用于泵的額定流量小于63L/min液壓系統(tǒng)。 </p><p>　　3.3.4用先導式溢滾閥的卸荷回路 </p><p>　　如圖3.3所示，在先導式溢流閥1的遙控口接一小規(guī)格的二 位二通電磁閥2。其卸荷壓力的大小取決于溢流閥主閥彈簧的 強弱，一般為(2~4)×105Pa。由于閥2只須通過先導式溢流閥1 控制油路中的油液，故可選用較小規(guī)格的閥，并可

66、進行遠程 控制。這種型式卸荷回路適用于流量較大的液壓系統(tǒng)。 </p><p>　　卸荷回路還有很多，如雙聯(lián)泵供油系統(tǒng)中常用外控制序閥的 卸荷回路；壓力補償變量泵的卸荷回路；液壓泵卸荷時系統(tǒng)仍需 保持壓力的保壓卸荷回路；適應于大流量系統(tǒng)的二通插裝閥卸荷 回路；“蓄能器＋壓力繼電器＋電磁溢流閥”構(gòu)成的卸荷回路 等。 </p><p>　　3.3.5采用雙泵雙壓供油回路 </p>

67、<p>　　圖3.4是雙泵供油的快速運動回路。 液壓泵1為高壓小流量泵， 其流量應略大于最大工作速度所需要的流量，其工作壓力由溢流 閥5調(diào)定。泵2為低壓大流量泵(兩泵的流量也可相等)，其流量 與泵1流量之和應等于液壓系統(tǒng)快速運動所需要的流量，其工作 壓力應低于液控順序閥3的調(diào)定壓力。 </p><p>　　這種快速回路功率利用合理，效率較高，缺點是回路較復 雜，成本較高。 </p><

68、;p>　　3.4采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路 </p><p>　　1)利用改變量泵或變量液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動 速度的回路，稱為容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無溢流損失和 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)。 </p><p>　　2)聯(lián)合調(diào)速回路無溢流損失，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，應區(qū)別不同情況而選不同方案：對 于

69、進給速度要求隨負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；對于在負載變化的情況下進給速度要 求恒定的工況，宜采用穩(wěn)流式變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對于在 負載變化的情況下，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。 </p><p>　　3.5 發(fā)揮蓄能器的功用 </p><p>　　3.5.1作輔助動力源 </p><p>　　總的工作時間較短

70、的間歇工作系統(tǒng)或在一個工作循環(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 所示為一液壓機的液壓系統(tǒng)。當液壓缸帶動模具接觸工件慢進和保壓時，泵的部分流量進 入蓄能器1被儲存起來，達到設(shè)定壓力后，卸荷閥2打開，泵卸 荷。此時，單向閥3使壓力油路密封保壓。當液壓缸快進快退 時，蓄能器與泵一起向缸供油，使液壓缸得到快速運動。故系統(tǒng) 設(shè)計時，只需按平均流量選用泵，使泵的選用和功率利用比較 合理

71、。 </p><p>　　3.5.2回收能量 </p><p>　　蓄能器在液壓系統(tǒng)節(jié)能中的一個有效應用是將運動部件 的動能和下落質(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。如為了防止行走車輛 在頻繁制動中將動能全部經(jīng)制動器轉(zhuǎn)化為熱能，可在車輛行 走系的機械傳動鏈中加入蓄能器，將動能以壓力能的形式回 收利用。 </p><p>　　圖

72、5 液壓機液壓系統(tǒng)</p><p>　　3.6選用高效率的節(jié)能液壓元件 </p><p>　　在液壓元件的選用方面，應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。 </p><p>　　3.7合理選用控制元件及系統(tǒng)管路 </p>

73、<p>　　各類控制元件應根據(jù)其在系統(tǒng)中相應位置可能出現(xiàn)的最大壓 力和流量來確定其規(guī)格，不宜過大或過小。對于系統(tǒng)管路，應盡量 縮短管長，減小彎頭，彎頭處的角度不宜過小(通常應≥90 o) ；應根據(jù)管道類型合理選擇管中流速，管路系統(tǒng)應盡量采用集成化方式 進行連接。設(shè)計方案中還應注意優(yōu)化管路系統(tǒng)，在滿足功能要求 的前提下，力求系統(tǒng)簡單可靠，避免多余的元件和油路，以達到 節(jié)能效果。</p><p>　　第四

74、章 液壓系統(tǒng)的泄漏</p><p>　　4.1減少能耗,充分利用能量 </p><p>　　液壓技術(shù)在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題： </p><p>　?、贉p少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部

75、壓力損失，以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時還可減少漏油損失。 </p><p>　?、跍p少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力。 </p><p>　?、鄄捎渺o壓技術(shù)，新型密封材料，減少磨擦損失。 </p><p>　?、馨l(fā)展小型化、輕量化、復合化、廣泛

76、發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥。 </p><p>　?、莞纳埔簤合到y(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。 </p><p>　?、逓榧皶r維護液壓系統(tǒng)，防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。 </p><p><b>　　4.2.主

77、動維護 </b></p><p>　　液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。 要實現(xiàn)主動維護技術(shù)必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經(jīng)驗的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知

78、識,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。要進一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。 </p><p>　　另外，還應開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。 </p>&l

79、t;p>　　4.3 系統(tǒng)污染的危害與原因</p><p>　　污染物混入系統(tǒng)后會加速液壓零件的磨損、研損、燒傷甚至破壞或者引起閥的動作失靈或者引起噪聲。污染物會堵塞液壓元件的節(jié)流孔或節(jié)流縫隙，改變液壓系統(tǒng)的工作性能，引起動作失調(diào)甚至完全失靈，產(chǎn)生誤動作造成事故?；覊m顆粒在液壓缸內(nèi)會加速密封件的損壞，缸筒內(nèi)表面的拉傷，使泄漏增大，推力不足或者動作不穩(wěn)定、爬行、速度下降，產(chǎn)生異常的聲響與振動。還可能引起濾網(wǎng)堵塞

80、，液壓泵吸油困難，回油不暢而產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲，堵塞嚴重時會因阻力過大而將濾網(wǎng)擊穿，完全喪失過濾作用，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。　　系統(tǒng)污染的原因很多，從污染產(chǎn)生機理來看，分為2種：(1) 制作、檢修過程中潛伏在系統(tǒng)內(nèi)部的污染物。(2) 系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的污染。顯然，系統(tǒng)制作、檢修過程中潛伏的污染物多為切屑、毛刺、型砂、涂料、磨料、焊渣、銹片和灰塵等固體顆粒，它們對系統(tǒng)的危害比較大，必須在這一階段加強管理，控制污染，確保檢修后的液壓

81、系統(tǒng)能夠安全可靠地運行。</p><p>　　4.4　液壓系統(tǒng)制作、檢修中的污染控制</p><p>　　4.4.1　液壓零件加工的污染控制</p><p>　　液壓零件的加工一般要求采用“濕加工”法，即所有加工工序都要滴加潤滑液或清洗液，以確保表面加工質(zhì)量。</p><p>　　4.4.2　液壓元件、零件的清洗</p><

82、;p>　　新的液壓件組裝前，舊的液壓件受到污染后都必須經(jīng)過清洗方可使用，清洗過程中應做到以下幾點。</p><p>　　1) 液壓件拆裝、清洗應在符合國家標準的凈化室中進行，如有條件操作室最好能充壓，使室內(nèi)壓力高于室外，防止大氣灰塵污染。若受條件限制，也應將操作間單獨隔離，一般不允許液壓件的裝配間和機械加工間或鉗工間處于同一室內(nèi)，絕對禁止在露天、棚子、雜物間或倉庫中分解和裝配液壓件。</p>

83、<p>　　拆裝液壓件時，操作人員應穿戴纖維不易脫落的工作服、工作帽，以防纖維、灰塵、頭發(fā)、皮屑等散落入液壓系統(tǒng)造成人為污染。嚴禁在操作間內(nèi)吸煙、進食。</p><p>　　2) 液壓件清洗應在專用清洗臺上進行，若受條件限制，也要確保臨時工作臺的清潔度。</p><p>　　3) 清洗液允許使用煤油、汽油以及和液壓系統(tǒng)工作用油牌號相同的液壓油。</p><p&

84、gt;　　4) 清洗后的零件不準用棉、麻、絲和化纖織品擦拭，防止脫落的纖維污染系統(tǒng)。也不準用皮老虎向零件鼓風(皮老虎內(nèi)部帶有灰塵顆粒)，必要時可以用潔凈干燥的壓縮空氣吹干零件。</p><p>　　5) 清洗后的零件不準直接放在土地、水泥地、地板、鉗工臺和裝配工作臺上，而應該放入帶蓋子的容器內(nèi)，并注入液壓油。</p><p>　　6) 已清洗過但暫不裝配的零件應放入防銹油中保存，潮濕的地區(qū)

85、和季節(jié)尤其要注意防銹。</p><p>　　4.4.3　液壓件裝配中的污染控制</p><p>　　1) 液壓件裝配應采用“干裝配”法，即清洗后的零件，為了不使清洗液留在零件表面而影響裝配質(zhì)量，應在零件表面干燥后再進行裝配。</p><p>　　2) 液壓件裝配時，如需打擊，禁止使用鐵制錘頭敲打，可以使用木錘、橡皮錘、銅錘。</p><p>

86、　　3) 裝配時不準帶手套，不準用纖維織品擦拭檢修面，防止纖維類臟物侵入閥內(nèi)。</p><p>　　4) 已裝配完的液壓元件、組件暫不進行組裝時，應將它們的所有油口用塑料塞子堵住。</p><p>　　4.4.4　液壓件運輸中的污染控制</p><p>　　液壓元件、組件運輸中，應注意防塵、防雨，對長途運輸特別是海上運輸?shù)囊簤杭欢ㄒ梅烙昙埢蛩芰习b紙打好包裝，放

87、入適量的干燥劑，不允許雨水、海水接觸液壓件。裝箱前和開箱后，應仔細檢查所有油口是否用塞子堵住、堵牢，對受到輕度污染的油口及時采取補救措施，對污染嚴重的液壓件必須再次分解、清洗。</p><p>　　4.4.5　液壓系統(tǒng)總裝的污染控制</p><p>　　1) 軟管必須在管道酸洗、沖洗后方可接到執(zhí)行器上，檢修前要用潔凈的壓縮空氣吹凈。中途若拆卸軟管，要及時包扎好軟管接頭。</p>

88、<p>　　2) 接頭體檢修前用煤油清洗干凈，并用潔凈壓縮空氣吹干。對需要生料帶密封的接頭體，纏生料帶時要注意2點。a.順螺紋方向纏繞；b.生料帶不宜超過螺紋端部，否則，超出部分在擰緊過程中會被螺紋切斷進入系統(tǒng)。</p><p>　　4.4.6液壓管道檢修的污染控制</p><p>　　液壓管道是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，也是工作量較大的現(xiàn)場施工項目，馬鋼熱軋H型鋼液壓管線長達

89、2萬多米，而管道檢修又是較易受到污染的工作，因此，液壓管道污染控制是液壓系統(tǒng)保潔的一個重要內(nèi)容。</p><p>　　管道檢修前要清理出內(nèi)部大的顆粒雜質(zhì)、絕對禁止管內(nèi)留有石塊，破布等雜物。管道檢修過程中若有較長時間的中斷，須及時封好管口防止雜物侵入。為防止焊渣、氧化鐵皮侵入系統(tǒng)，建議管道焊接采用氣體保護焊如氬弧焊。</p><p>　　管道檢修完畢后，必須經(jīng)過管道酸洗、系統(tǒng)沖洗后方可作為系

90、統(tǒng)的一部分并入系統(tǒng)。絕對禁止管道在處理前就將系統(tǒng)連成回路，以防管內(nèi)污染物侵入執(zhí)行器、控制件。</p><p>　　管道酸洗分為槽式酸洗和循環(huán)酸洗2種，酸洗技術(shù)和配方在業(yè)內(nèi)同時使用的有很多種，其中由我單位在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進的在線循環(huán)酸洗技術(shù)，在馬鋼工程中酸洗了液壓、潤滑管道(DN200～DN10)近6萬米，取得了良好的效果，很值得推廣。</p><p>　　系統(tǒng)沖洗在酸洗工作結(jié)束后進

91、行，是液壓系統(tǒng)投入使用前的最后一項保潔措施，必須確保所有管道和控制元件沖洗達到要求精度。系統(tǒng)沖洗應分2步進行。首先將現(xiàn)場檢修的管道連成回路，沖洗達到要求精度后，再將閥臺、分流器等控制部件接入沖洗回路，達到要求精度后方為沖洗合格。</p><p>　　4.4.7　油箱加油</p><p>　　油箱注油前必須檢查其內(nèi)部的清潔度，不合格的要進行清理；油液加入前要檢驗它的清潔度；注油時必須經(jīng)過過濾

92、，不允許將油直接注入油箱。</p><p>　　4.4.8　系統(tǒng)恢復</p><p>　　系統(tǒng)酸洗、沖洗后，即可將所有元件、管道按要求連成工作回路。此過程要特別注意管接頭保潔，連接完畢后，盡量避免拆卸，必要時要注意用干凈的布包扎好，確保管接頭、管口不受污染</p><p><b>　　4.5機電一體化</b></p><p&

93、gt;　　電子技術(shù)和液壓傳動技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴大了應用領(lǐng)域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下：</p><p>　?、匐娨核欧壤夹g(shù)的應用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓on-oE系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應上述發(fā)展

94、,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現(xiàn)標準化。計算機接口也應實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。</p><p>　?、诎l(fā)展和計算機直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于3mS)等。</p><p>　?、垡簤合到y(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷,由于計算機的價格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。</p>

95、<p>　?、苡嬎銠C仿真標準化，特別對高精度、“高級”系統(tǒng)更有此要求。</p><p>　?、萦呻娮又苯涌刂圃⒌玫綇V泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構(gòu)也是今后需要探討的問題，液壓產(chǎn)品機電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。</p><p>　　第五章 液壓技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢</p><p>　　5.1. 液壓現(xiàn)場總線技術(shù)</p><p

96、>　　技術(shù)創(chuàng)新及其管理是當今管理科學的重要學科 ，對于提高國家、地方和 業(yè)的科技競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有 十分重要的意義。尢論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，都非常重視對這一問題 的研究。2 0世紀8 0年代初，我國開始重視技術(shù)創(chuàng)新理論問題的研究，研究范圍包括技術(shù)創(chuàng)新的模式、機制，技術(shù)創(chuàng)新的擴散，產(chǎn)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)濟學，技術(shù)創(chuàng)新的區(qū)域研究以及有關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的政策 、體系等諸多方面。經(jīng)過2 0多年的研究，人們 已經(jīng)注意到創(chuàng)新在生產(chǎn)各個方面

97、所起的關(guān)鍵作用 ，并將創(chuàng)新作為企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和國家競爭獲勝的中心環(huán)節(jié)。近年來 ，流體動力傳動由于應用了電子技術(shù)、計算機技術(shù) 、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展，使液壓氣動系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。它已成為工業(yè)機械 ．工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動化．高精度．高效率、高速化、高功率、小型化、 </p><p>　　輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機械傳動

98、競爭能力的關(guān)鍵。為了保持現(xiàn)有的良好發(fā)展勢頭，必須重視液壓傳動固有缺點的不斷改進和創(chuàng)新 ，走向2 l 世紀的流體傳動除不斷改進現(xiàn)有液壓氣動技術(shù)外，最重要的是移植現(xiàn)有的先進技術(shù) ，使流體技術(shù)創(chuàng)造新的活力，以滿足未來發(fā)展的需要。本文從液壓現(xiàn)場總線技術(shù)、自動化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng) 、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢。 </p><p>　　5.1.1 液壓現(xiàn)場總線技 術(shù)的定義 </p>

99、<p>　　現(xiàn)場總線是連接智能化儀表和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸 、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡化為工作站和現(xiàn)場設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，它可以看作是一個由數(shù)字通訊設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng) 從計算機角度看，現(xiàn)場總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺；從通信角度看，它是一種新的全數(shù)字、串行 、雙向、多路設(shè)備的通信方式 ；從j I 程角度看 ，它足一種工廠結(jié)構(gòu)化布線。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的 速發(fā)展，流體控制技術(shù)和電子控制技術(shù)的結(jié)合

100、越來越緊密，在液壓領(lǐng)域越來越多的人開始使用或關(guān)注總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應用，液壓技術(shù)人員也越來越感受到現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性。液壓系統(tǒng)是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數(shù)個開關(guān)液壓源 ，其 與各 自的控制閥、執(zhí)行器相連接。開關(guān)液壓源包括液感元件 、高速開關(guān)閥、單向閥、液容元件。根據(jù)開關(guān)液壓源功能不同，它可組合成升壓 或降壓增流型開關(guān)液壓源。由于將開關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線 卜，町通過高速開關(guān)方式加以升壓或降壓增流。該系統(tǒng)克服 r傳統(tǒng)液

101、壓系統(tǒng)無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流的問題 ，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應的壓力和流量。 </p><p>　　5.1.2現(xiàn)場總線技 術(shù)在液壓 系統(tǒng)應用中的特點 </p><p>　　( 1 )經(jīng)濟性。任何一種新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線技術(shù)也不例外。設(shè)計開發(fā)總線技術(shù)產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統(tǒng)及工程成本。所以，應用單位使用總線產(chǎn)品和供應商提供產(chǎn)品的第一前提應該

102、是以降低總線系統(tǒng)的使用成本為 目的。 </p><p>　　( 2 )按 I E C 6 1 1 3 1 — 3標準的柔性化程序，易學、易懂，可操作性強。 </p><p>　　( 3 )可靠性 、可維護性?，F(xiàn)場總線技術(shù)采用總線代替一對一 的 I ／ O連線。對于大規(guī)模 I ／ O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素，同時系統(tǒng)具有在線故障診斷，報警記錄功能；可完成現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的遠程參

103、數(shù)設(shè)定 、 修改等參數(shù)化工作 ，增強了系統(tǒng) </p><p><b>　　的可維護性。 </b></p><p>　　( 4 )友好的人機對話界面，可方便進行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。 </p><p>　　( 5 )滿足所有有關(guān)人身安全 、電磁兼容、抗沖擊 </p><p>　　及抗震動的重要標準。 <

104、/p><p>　　( 6 )相對于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價格競爭優(yōu)勢。 </p><p>　　5.2自動化控制軟件技術(shù) </p><p>　　在多軸運動控制中，采用 S P S町編程控制技術(shù)。在這種情況下，以 P c機為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制技術(shù)也和許多自動化控制領(lǐng)域一樣，有著 自己的用武之地。自動化控制軟件將 S P S的工作原則 操作 控兩項任務(wù)集于一身。操作監(jiān)控

105、技術(shù)在伺服驅(qū)動中已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，并且具有強大的功能和功率。住大量的應用實踐中已經(jīng)證明，以微機軟件為基礎(chǔ)的控制方案在不同類型的液壓控制中也是非常有效的控制方案。將液壓控制回路 ( 控制 閥、變量泵 )和執(zhí)行機構(gòu) ( 液壓缸 、液壓馬達)進行不同的變型與組合配置，可以提供多種不同特性的控制方案。有些液壓控制的運動與電氣驅(qū)動的運動類似，因此，這樣的液壓運動控制也可以當作坐標軸的電氣運動控制來對待和處理。各種液壓控制方案可在基于 P c機的

106、自動化控制系統(tǒng)下接受控制。自動化控制系統(tǒng)的適時性已經(jīng)達到了毫秒級 ( 精度達到 1～ 2 m s ) ，視所使用的局部總線系統(tǒng)不同，一個圖像跳動的傳輸控制時問可短到 1 0 m s 。這樣的速度完全可以做到與常用 的液壓控制系統(tǒng)同步 ，可以完成對液壓系統(tǒng)的功能控制。 在液壓軸控制的運算中，現(xiàn)代化的 P c微處理器運算速度很快 ，完全可以與</p><p>　　斷創(chuàng)新的目標是 ：為用戶提供更全面、更可靠 、更物美價

107、廉的自動化控制解決方案。 </p><p>　　5.3 水壓元件及系統(tǒng) </p><p>　　5.3.1 水壓傳動技術(shù)概述 </p><p>　　用水作介質(zhì)的液壓元件古而有之，最早的液壓設(shè)備就是用水的。今滅隨便一個洗車店里都裝備了帶容積式泵的高壓清洗機這樣的水液壓設(shè)備。但后來所謂“ 水壓機”的介質(zhì)中也添加 了許多東西以滿足方方面面的性能要求 ，其實 是一種乳 化液

108、。后來 發(fā)展的 “ 難燃液壓液”有幾種也足水基的。在某種意義上，液壓技術(shù)的發(fā)展是一個元件與工作介質(zhì)互相適應和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對于現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒?，F(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì) ，所有技術(shù)難點就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來越依賴于材料科學和制造技術(shù)的進步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術(shù)條件 下，造 出能在密封 、白潤滑、抗蝕等性能方面適應純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件