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盘点液压机液压系统的节能技术

2022-05-23
摘要:盘点液压机液压系统的节能技术   液压机液压系统具有装机功率大、工作压力高、流量大、高频率的特点,近年来研究液压机的节能技术越来越受到重视,而且绿色节能也是液压机的发展趋势之一。 液压机液压系统的能源消耗,主要表现为带来液压系统油温的升高。其危害是使液压元件的内泄漏和外泄漏增加,加速油液老 […]

盘点液压机液压系统的节能技术

 

液压机液压系统具有装机功率大、工作压力高、流量大、高频率的特点,近年来研究液压机的节能技术越来越受到重视,而且绿色节能也是液压机的发展趋势之一。

液压机液压系统的能源消耗,主要表现为带来液压系统油温的升高。其危害是使液压元件的内泄漏和外泄漏增加,加速油液老化,使油液失去原有的润滑性、粘温特性等物理性能,使液压系统中的元件加速磨损、性能降低,影响元件的寿命和系统可靠性,造成设备效率下降甚至失去功能。另外,由于液压系统发热,需要设置冷却系统,将液压系统产生的热量散发出去,而冷却系统也需要一定的功率消耗,这又进一步增加了液压系统的能源消耗和冷却水资源消耗。

那液压机如何节能环保呢?首先要对能耗进行分析,然后再对症下药才能达到最佳效果。

能耗分析

液压机液压系统能耗形式主要分为两类:

1、 液压系统能耗,是指液压元件、系统的能源消耗,例如液压能通过元件的内泄漏、外泄漏、压力损失、管道损失、溢流、节流等形式,特别是由于系统设计和元件配置不合理产生的功率损耗;

2、 压机运动能耗,是指一些不对工件做功的机械动作产生的能耗,例如液压机滑块的快速下降,导致滑块的势能转换为热能消耗,滑块的势能并没有为工件成形作出任何贡献。

降低液压系统能耗方法

1、尽量选择容积调速方式

1)利用多台泵的流量组合

利用多台泵的流量组合,达到调速的目的.这种方法是较为理想的节能方法,缺点是所用的泵、阀较多、结构庞大,系统造价相对较高,不能无级调速。这种调速方案在较大型系统应用较多。

2)利用变量泵调速

变量泵调速是理想的调速方法,能有效降低能源消耗。可选用液控变量泵、恒功率变量泵负载敏感变量泵、机液伺服变量泵、数字变量泵、电动变量泵、电液比例变量泵、电液伺服变量泵、伺服电机驱动变量泵等多种变量形式实现容积调速,执行机构需要多少流量,液压泵就向系统提供多少流量,没有多余的流量损失。

在需要保压的系统中,利用一些泵的特性,输出非常小的流量补充系统泄漏,达到保压的目的,保压精度要求高的压机,可利用伺服电机驱动的液压油源与主油缸的压力传感器进行闭环压力控制,能实现很高的压力控制精度和保压精度,同时能耗很低。

2、合理选择液压阀

目前液压阀从结构上主要可分为三类:一类是常规滑阀类,第二类是螺纹插装阀,第三类是二通插装阀。安装形式上可分为板式连接、管式连接、叠加式连接插装式连接。

1)常规滑阀类,往往阀芯间隙比较大,受到结构限制,密封长度都比较短,内部流道复杂,因此,此类阀的泄漏量和内部的压力损失都比较大,适用于低压小流量的应用场合。

2)插装阀类,它的结构比较简单,集成度很高,油路块除了阀体功能外,还是系统的流道,阀与阀之间没有管道,只有很短的阀体孔道,显然其阀内的压力损失要比滑阀类元件小得多。它的阀口处采用锥面密封结构,一般情况下可以做到无泄漏,它们的滑动部分密封长度长,再加上阀套与阀芯的间隙控制比较好,很少泄漏,在内泄漏方面,插装阀比常规滑阀有明显优势,因此,在设计液压机液压系统时,要尽量采用插装阀。需要提醒的是,螺纹插装阀由于受体积和结构限制,通流能力差,压力损失比较大,适用于移动机械,在液压机中只适合小型液压机使用。

3、优化系统设计

1)合理选择液压阀的规格

计算液压机每个动作所需要的流量,梳理在压机动作时每个液压阀实际通过的最大流量,根据每个阀所通过的流量选出阀的规格。

如果阀的规格选小了,会使元件的压力损失增加,使液压油发热消耗能量.阀规格的选择,可按各厂家产品样本所提供的参数,也可按照经验方法选取,一般阀的规格可比照管道通径确定,阀的通径可比管道通径小一档。特别要注意的是,当使用活塞缸时,往往活塞杆回缩时,无杆腔的排油流量最大,要按这个排油量确定液压阀的规格。

2)正确设计油路块

阀的规格确定之后,在可能的情况下尽量加大油路块内部孔径,降低流速;油路块内孔与孔对接时,要控制好钻深,避免出现死角,产生涡流,造成压力损失。

采用二通插装阀时,要核算阀套与插件孔的环形流道的流速,避免流速过高产生过大的流阻使液压油发热或造成油缸动作迟缓。油路块内的流速推荐值:高压流道≤为6m/s,低压流道≤为3m/s。

3)优化管路设计

尽量缩短管路,使用法兰连接,少用螺纹连接的管接头,因为法兰连接一般不存在流道突然扩大或缩小等突变,并且连接的叮靠性非常好,不易松动;而管接头连接,总是存在流道突变问题,会造成不必要的压力损失,这种连接方式的可靠性差,经常出现松动和漏油现象。

合理选择管路内径。管路内的流速不要过高,一般低压管路内流速控制在3m/s以下,高压管路内流速控制在6m/s以下,泵的吸油管道流速不得超过1.5m/s,回油管路流速低于1.5~3m/s。

管路应尽量减少直角转弯以及截面的突然扩大或缩小;弯曲半径不要太小,最好控制在5倍管道内径以上。管路转弯处不要出现褶皱和缩径现象。

4)合理选择液压油的粘度

液压油粘度的变化,对液压泵、马达等执行元件的总效率影响很大,粘度大,运动阻力大,机械效率低,而粘度大,泄漏量小,容积效率高;粘度小,运动阻力小,但粘度小了,泄漏量增大,容积效率下降;粘度对其他元件、管路的影响主要表现在对泄漏量和压力损失的影响。

因此液压油粘度的选择,要从总效率的角度综合考虑,选择合适的粘度,使总效率达到最佳值。一般常用的液压油为N30~N68号,高温季节或地区取大值。

5)合理设置过滤器和冷却器

除了选择合适的元件,合理配置必要的油液过滤器,可以有效延缓元件的磨损,降低泄漏损失;设置必要的冷却器,防止油温过高而引起液压油和元件过热,也可以达到延缓元件磨损的目的。

4、合理使用与维护液压系统

要特别注意油液的清洁度,定期更换滤芯,一般常规系统,过滤精度选2μm,比例系统过滤精度选10μ,伺服系统过滤精度选5μm以下;关注系统温度的变化,如有异常发热的元件或管道,要及时查出发热原因,及时采取有效措施,防止系统过热。液压系统的油液温度一般不要超过55°C,最高不能超过60°C;拆洗零件时,要避免污物进入系统,不要轻易更换和研磨精密的配合零件,以免造成配合间隙过大,使阀在工作时产生较大的内泄漏。

河南孟电集团兴迪锻压设备制造有限公司是一家专注流体压力成形技术的锻压设备制造企业。主营产品范围 内高压成型液压设备,框架式-四柱式-伺服快速液压成设备。

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