节能技术在液压设计中的应用

　　0引言

　　一个设备所配套的液压系统，除了满足设备的动力要求之外，还要看它的功率匹配是否合理。例如，在一个动作周期中，各工步所需要的功率往往是不一 样的，这就要求液压系统能够根据各工步实际需要来提供液压能。而在一般的液压系统设计中，往往是按最大功率点来选择电动机和液压元件，这样在小于和大大小 于最大功率点的工步中，就形成了多余的无用功率，这些无用功率使液压系统油温上升、效率降低、并加速了元器件的老化。在设计液压系统中如果能预先分析设备 的使用工况，采用合理的回路和节能技术，就可能得到一个合理的、节能效果比较明显的、使用寿命较长的配套液压系统。

　　1节流调速回路的能量利用情况

　　图1是由定量泵、溢流阀+节流阀或二通调速阀构成的节流调速回路。定量泵输出流量为Qs，经节流阀进入液压缸的流量为QL，通过溢流阀溢流的流量为QY;显然，调节节流阀的开口就可以改变进入液压缸的流量(QL)和溢流的流量(QY)的相互比例关系。

　　设泵的输出流量为60L/min，溢流阀的调定压力为10MPa，推动负载所需要的压力为4MPa，根据液压缸的速度要求，进入液压缸的流量为40L/min。根据液压功率的计算公式：

　　式中p———压力，单位为MPa;

　　Q——流量，单位为L/min;

　　N———功率，单位为kW。

　　我们很容易算出了泵的输出功率为10kW，通过节流阀的节流损失功率为4.0kW，通过溢流阀的溢流损失功率为3.3kW，推动负载的有效功率为2.7kW。在图1所示的节流调速回路中，总的液压功率的利用情况见图2。

　　2由三通调速阀构成的液压回路

　　图3是由定量泵、三通调速阀构成的液压回路。

　　三通调速阀是由定差溢流阀和节流阀并联而成的复合阀。它的工作原理如图4所示，通过合理的设计，可以使节流阀口前后的压力差维持在一个相对恒定 的数值，这样就保证了通过节流阀口的流量仅取决于节流阀口的开度(面积)，泵提供的多余流量直接旁路到油箱。实际系统工作时，液压缸前腔的压力是随负载的 改变而变化，正是由于定差溢流功能的存在，节流阀口的前后的压差Δp相对恒定，这就决定了泵出口的压力ps始终高于负载压力，即：

　　由此可见，定量泵与三通调速阀构成的调速回路，存在的节流损失功率仅仅是节流阀恒定压力所造的很小一部分;存在的溢流损失功率也相应减小了许多(如图5所示)。

　　3由负载敏感泵构成的容积调速回路