液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保中的探討

徐高日　盧敏源

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是有關(guān)其在環(huán)保節(jié)能中的探討還很少，所以該文對(duì)其在環(huán)保節(jié)能方面的兩個(gè)方面即發(fā)展生物可降解液壓油和液壓系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和分析。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 節(jié)能環(huán)保 探討

中圖分類(lèi)號(hào)：TH 137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-01

1 生物可降解液壓油

1.1 生物可降解液壓油的概念

所謂生物可降解液壓油是指在液壓系統(tǒng)的工作過(guò)程中不僅能夠滿足系統(tǒng)的工作要求并且在此過(guò)程中不產(chǎn)生危害環(huán)境污染物的液壓油。其主要的指標(biāo)在于生物可降解特性，它是液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的污染物被生物的分解作用分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物的過(guò)程。

1.2 構(gòu)成生物可降解液壓油

與普通的礦物型液壓油一致的是生物可降解液壓油也是由基礎(chǔ)油和添加劑構(gòu)成的，但其特性決定了它與其他物質(zhì)的不同。

（1）基礎(chǔ)油。在通常情況下，基礎(chǔ)油在液壓油中的比重占到80%以上，所以在液傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程中基礎(chǔ)油起著重要作用。在國(guó)外，生物可降解液壓油中使用的主要有植物油和合成酯兩種。由植物構(gòu)成基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑性能良好，并且因無(wú)毒性而很容易進(jìn)行生物降解。植物性的基礎(chǔ)油主要是有自然界中的植物提煉的，如大豆、向日葵等。較合成酯而言，植物油型基礎(chǔ)油更加便宜，但是植物型油的缺點(diǎn)在于其在溫度高于90 ℃時(shí)便會(huì)出現(xiàn)氧化，其傾點(diǎn)是-1 5 ℃，所以其高低溫性能較不理想。與植物油型相比，合成酯型油具有較好的降解能力同時(shí)能夠在低高溫時(shí)保持良好的使用狀態(tài)。所以在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程中，合成酯型基礎(chǔ)油被廣泛使用。

（2）添加劑。潤(rùn)滑油脂添加劑主要是對(duì)礦物油而言的，所以在制造過(guò)程中很少考慮環(huán)保和健康的因素。生物可降解潤(rùn)滑油的設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意無(wú)毒性和低污染以及可降解性。所以研制可降解的潤(rùn)滑油是目前的重要研究?jī)?nèi)容之一，但是現(xiàn)階段該工作的實(shí)施還處于起步階段。我們必須利用現(xiàn)有的各種先進(jìn)的信息技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)以及新材料和潤(rùn)滑技術(shù)等使可降解的潤(rùn)滑油早日出現(xiàn)。

2 節(jié)能環(huán)保液壓技術(shù)的發(fā)展

針對(duì)液壓系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的危害，需要在現(xiàn)代社會(huì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作中發(fā)展環(huán)保液壓技術(shù)，提高生態(tài)環(huán)境與液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)之間的和諧性。所以在綜合考慮對(duì)環(huán)境和資源的影響下提出了綠色設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，這是機(jī)械制造業(yè)中可持續(xù)發(fā)展思想的主要應(yīng)用之一?；镜挠^念在于在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)上引入環(huán)境的概念，同時(shí)將環(huán)境的要求置于優(yōu)先考慮的地位。主要的設(shè)計(jì)原則有：（1）最佳的資源利用原則。針對(duì)原材料較少的情況，盡量使用代用材料，同時(shí)注意在使用過(guò)程中減少材料的使用，以利于在產(chǎn)品報(bào)廢之后對(duì)材料進(jìn)行積極的回收，提高產(chǎn)品的可靠性和使用時(shí)間。（2）環(huán)保型原件和材料的使用。對(duì)工作過(guò)程中用到的液體、密封件以及其他元件減少其對(duì)環(huán)境的損害。（3）最少的能耗原則。要使用相容性較好的各種材料，盡量不使用難以回收和不能回收的材料，在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，確定使用時(shí)間，減少其在使用中的消耗。（4）采用先進(jìn)理念設(shè)計(jì)原則。注意在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷的優(yōu)化產(chǎn)品的性能，樹(shù)立品牌意識(shí)。在產(chǎn)品性能相同時(shí)，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于拆裝的產(chǎn)品。

3 液壓系統(tǒng)中的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

3.1 與功率相匹配液壓系統(tǒng)的使用

在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的使用過(guò)程中，要盡量使用與之功率相當(dāng)?shù)囊簤合到y(tǒng)。應(yīng)盡量保證液壓泵輸出的能量與負(fù)載所需的能量保持一致，減少系統(tǒng)的能耗，提高液壓系統(tǒng)的工作效率。對(duì)負(fù)載系統(tǒng)壓力相近及負(fù)載流量的變化范圍較顯著時(shí)，需要使用恒壓的變量泵為動(dòng)力來(lái)源；對(duì)承受較大負(fù)載功率并且其負(fù)載速度隨負(fù)載壓力的增大而減少的系統(tǒng)需要使用恒定功率的變量泵作為動(dòng)力源。在工作過(guò)程中要保持泵輸出的壓力、流量以及負(fù)載壓力等相適應(yīng)，同時(shí)要注意泵與負(fù)載功率的一致性。在現(xiàn)階段出現(xiàn)了一種采用伺服電機(jī)和定量泵相一致的系統(tǒng)，在其工作過(guò)程中用交流調(diào)速系統(tǒng)代替了電液比例閥，因此被稱(chēng)為無(wú)閥電液系統(tǒng)。應(yīng)用永磁無(wú)閥直流電機(jī)或者交流飼服電機(jī)與定量泵組裝而成的無(wú)閥液壓系統(tǒng)，可明顯減少傳統(tǒng)回路過(guò)程中的溢流損失及截留損失，顯著提高系統(tǒng)效率。無(wú)閥液壓系統(tǒng)是機(jī)電技術(shù)緊密結(jié)合的結(jié)晶，系統(tǒng)容易通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，可靠性高，可控制性強(qiáng)，節(jié)能效果好，該系統(tǒng)回路占用空間小、易于集成、結(jié)構(gòu)緊密，抗污染能力顯著，已成功應(yīng)用于飛機(jī)電動(dòng)靜液動(dòng)作器、壓磚機(jī)、注塑機(jī)以及液壓電梯上。

3.2 系統(tǒng)能量的存儲(chǔ)及再回收利用

已有的液壓蓄能器及轉(zhuǎn)子蓄能器（機(jī)械飛輪）這兩種液壓蓄能裝置在現(xiàn)實(shí)生活中已得到廣泛應(yīng)用，這里不在對(duì)其進(jìn)行詳述，這里關(guān)鍵介紹一種新的液壓蓄能裝置，該裝置被稱(chēng)為二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)，可回收因慣性產(chǎn)生的動(dòng)能及垂直方向上負(fù)載的重力勢(shì)能。在靜液傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，常常將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能中的元件，例如將液壓泵作為稱(chēng)為一次元件；而液壓能和機(jī)械能可進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的元件稱(chēng)之為二次元件。在液壓系統(tǒng)的工作過(guò)程中若依靠二次能量的裝換元件參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，稱(chēng)之為二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)。在工作過(guò)程中液壓馬達(dá)是二次元件，由變量油缸對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，而電液伺服閥對(duì)變量油缸中通過(guò)的流量進(jìn)行控制。對(duì)于二次元件的轉(zhuǎn)速變化需要與二次元件相關(guān)的轉(zhuǎn)軸的光電編碼器或其他的設(shè)備傳輸給控制器，控制器采用一定的方法將產(chǎn)生的控制信號(hào)傳送到電液伺服閥，并在其作用下對(duì)變量油缸的左右移動(dòng)進(jìn)行控制。通過(guò)該法將改變二次元件的斜盤(pán)傾角，同時(shí)將二次元件的排量進(jìn)行改變，并使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，可以產(chǎn)生各種設(shè)定轉(zhuǎn)速，在改變電液伺服閥的控制信號(hào)的情況下可使二次元件的轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)變化。通過(guò)改變二次元件的排量可以對(duì)二次調(diào)節(jié)靜夜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的二次元件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等做出相適應(yīng)的反應(yīng)。在輸出區(qū)的二次元件上能夠?qū)崿F(xiàn)這種調(diào)節(jié)，該功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)二次元件的作用，即其閉環(huán)反饋的控制實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)在此過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的工作壓力無(wú)影響。對(duì)二次元件斜盤(pán)的擺動(dòng)方向進(jìn)行改變能夠使二次元件在四個(gè)象限內(nèi)工作，提供了泵和馬達(dá)的工況，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)了能量回收的可能性。在二次元件處于“泵”的工作狀況時(shí)，能實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)回饋能量。在此種情況下，可以通過(guò)改變能量或不改變能量的形式實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)，該能量可以由蓄能器儲(chǔ)存也可提供給用戶使用。在工作過(guò)程中液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的壓力基本保持不變，二次元件與恒壓油源連接，所以在此系統(tǒng)中沒(méi)有原理性的節(jié)能損失，提高了系統(tǒng)的工作效率。在蓄能器中保存的液壓能夠滿足間歇的大功率使用情形，在設(shè)備的啟動(dòng)中可用蓄能器中的能量對(duì)啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行加速，以此提高系統(tǒng)的工作效率。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中有蓄能器的存在能夠是系統(tǒng)不形成壓力尖峰，可在一定程度上減少系統(tǒng)的沖擊壓力和安全閥的開(kāi)啟，并減少冷卻的功率消耗。二次調(diào)節(jié)能量回收系統(tǒng)已在起重機(jī)械、油田抽油機(jī)等系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)生物可降解液壓油和液壓系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保中的設(shè)計(jì)在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，旨在說(shuō)明液壓系統(tǒng)中節(jié)能環(huán)保的重要性，以其使更多的人關(guān)注到液壓系統(tǒng)中的節(jié)能環(huán)保工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳英.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)保壓設(shè)計(jì)及改進(jìn)[J].煤礦機(jī)械，2010（9）.

[2] 賀文濤.塑料設(shè)備液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2009（3）.

[3] 桑勇，王占林，祁曉野，等.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)的探討[J].機(jī)床與液壓，2007（3）.