.节流引起的能量损失
所有的流体动力控制阀都是利用节流来进行控制,这就意味着压降(压力损失),这种压降同样转化成热能(发热)。泄漏,流体在管路当中流动产生的压降均属此类问题。溢流阀在实际生产当中产生热量,或造成能量损失的现象为常见。
系统设计引起的能量损失
在液压系统设计当中,如果泵选用的流量比系统使用的流量过高,会导致泵在执行元件工作的前提下,多余的流量通过溢流阀卸掉,从而产生能量损失。在系统设计当中,设计者要在考虑系统压力、执行元件的工作周期的条件下去考虑主泵的流量问题,泵的工作总流量同蓄能器相结合的条件下,可以实现系统流量低于泵工作的总流量,这样既能执行元件的正常工作又能使能量损失小,这一点系统设计人员要尤为注意。在液压系统设计当中要充分考虑,各个执行元件的工作并发性和互持性的问题,否则会造成很大能源浪费问题。另外,在液压系统设计当中,中开式四通阀中的压降不得超过50psi,阀的流通面积至少要为相应管路流通面积的75%,如果可能管路尺寸选取应使得流体为层流状态。
调试、维护、使用不当带来能量损失
在企业当中,由于调试、维护和操作不当导致的液压系统油温较高,而出现能量损失和元件损坏的现象,也是比较普遍存在的问题。 为常见的现象有恒压变量泵的溢流阀同系统的安全阀调整不匹配,导致泵始终存在流量输出,安全阀(或溢流阀、平衡阀)出现故障或压力调整过低,压力继电器出现故障或调整不当等。
液压系统节能的目的是使泵的流量与负载所要求的流量相一致,在不影响系统功能的前提下,尽量减少滋流损失。以前单一追求功能的设计思想已经行不通了,基于功率匹配是现时的大趋势。此外,提高初始的能量转换效率也非常有必要,这就要求在电动机一液压泵,液压泵一液压泵的组合上不断进行优化,并且不断在实践中通过改进液压元件的分布结构来节约能源,节约液压系统的运行成本。上述是从节约使用能源来达到节能的目的。现在,能量回收利用技术也是节能技术的一部分,而且变得越来越重要,它将节能效果推向了一个顶峰,也应用到了几乎每一个液压系统中。
展望前景,随着计算机技术、微电子技术和比例控制技术的发展,不断将这些新技术与节能理念相结合,这些将地提高液压系统的效率,提高产品的市场竞争力。
一个完整的液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。
1、动力元件
动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能,指液压系统中的油泵,它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。
2、执行元件
执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能,驱动负载作直线往复运动或回转运动。
3、控制元件
控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同,液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀包括溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等。
流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等;方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同,液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
4、辅助元件
辅助元件包括油箱、滤油器、冷却器、加热器、蓄能器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位计、油温计等。
5、液压油
液压油是液压系统中传递能量的工作介质,有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。
在液压系统中,各被压元件都有相对运动的表面,如液压缸内表面和活塞外表面,因为要有相对运动,所以它们之间都有一定的间隙。如果间隙的一边为高压油,另一边为低压油,则高压油就会经间隙流向低压区从而造成泄漏。
同时,由于液压元件密封不完善,一部分油液也会向外部泄漏。这种泄漏造成的实际流量有所减少,这就是我们所说的流量损失。
流量损失影响运动速度,而泄漏又难以避免,所以在液压系统中泵的额定流量要略大于系统工作时所需的大流量。通常也可以用系统工作所需的大流量乘以一个1.1~1.3的系数来估算