綠色理念：液壓技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力

， ， (武漢科技大學(xué) 機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院， 湖北 武漢 430081)

引言

液壓傳動(dòng)與控制是當(dāng)代力能傳動(dòng)的重要分支，由于具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以在某些傳動(dòng)中有著不可替代的作用，如重載高頻響設(shè)備、大速比的無級(jí)調(diào)速設(shè)備等，采用液壓傳動(dòng)更具優(yōu)越性。在科技快速發(fā)展時(shí)代，對(duì)于液壓設(shè)備，必須充分考慮設(shè)計(jì)、制造、使用、回收以及對(duì)環(huán)境影響等環(huán)節(jié)，做到制造時(shí)間短、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低、資源消耗少、環(huán)境影響小、維護(hù)成本低等。從這幾方面看，已將過去企業(yè)生產(chǎn)液壓設(shè)備主要考慮經(jīng)濟(jì)效益擴(kuò)展到既考慮經(jīng)濟(jì)效益又考慮社會(huì)效益[1]，這就是我們所說的綠色理念。

液壓設(shè)備是機(jī)電產(chǎn)品的一個(gè)重要分支，而機(jī)電產(chǎn)品是制造業(yè)的重要組成部分。機(jī)電產(chǎn)品綠色制造的理念體系和技術(shù)包括： ① 綠色制造理論體系，側(cè)重研究綠色制造建模、運(yùn)行性質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展、系統(tǒng)和集成特性、可靠性與壽命等； ② 綠色制造體系結(jié)構(gòu)和生命周期，主要研究其目標(biāo)和功能體系，信息獲取與分析，生命周期中資源如何循環(huán)利用或再生； ③ 綠色制造系統(tǒng)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和生態(tài)環(huán)境的整體優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低、服務(wù)好、不破壞或影響環(huán)境，這是一種環(huán)境友好型產(chǎn)品，能受到用戶歡迎； ④ 綠色制造應(yīng)建立物能資源控制系統(tǒng)，重點(diǎn)研究物能資源消耗，面向環(huán)境友好型材料選擇，物能資源的優(yōu)化利用，液壓設(shè)備生命周期在物流和能源的管理與控制等；⑤ 綠色制造工程最優(yōu)化，是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人類社會(huì)環(huán)境影響小、設(shè)備性能好、成本低、重量輕的設(shè)備進(jìn)行理論與實(shí)踐研究[2-4]。

液壓設(shè)備綠色制造是我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)一個(gè)重要組成部分。循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為我國和國際社會(huì)推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一種全新的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。它強(qiáng)調(diào)有效利用資源和保護(hù)環(huán)境，形成友好型社會(huì)，具體體現(xiàn)為“資源利用→產(chǎn)品形成→再生資源→再生產(chǎn)品”的持續(xù)循環(huán)增長方式，更體現(xiàn)環(huán)境友好，做到生產(chǎn)和消費(fèi)“資源能源消耗減量，污染物排放最少，廢棄物再生資源利用增加”，以最小發(fā)展成本獲取最大經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)[5,6]。

1 液壓設(shè)備綠色制造研究現(xiàn)狀

綠色制造又稱環(huán)境意識(shí)制造、面向環(huán)境的制造等。在上世紀(jì)80年代開始，隨后比較系統(tǒng)地提出了綠色制造概念、內(nèi)涵和主要內(nèi)容的文獻(xiàn)是美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)于1996年發(fā)表的關(guān)于綠色制造的專門藍(lán)皮書。后來逐步遍及到加拿大、西歐等一些發(fā)達(dá)國家，對(duì)綠色制造及相關(guān)問題進(jìn)行了大量研究。我國近些年來對(duì)綠色制造及其相關(guān)問題也進(jìn)行了大量研究，已取得了不少研究成果。在液壓設(shè)備綠色制造研究中，早在上世紀(jì)80年就提出了液壓噪聲控制，降低噪聲對(duì)人身體的健康影響；由于液壓系統(tǒng)油液泄漏污染環(huán)境，提出了污染控制；液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)一般采用液壓油，這種工作介質(zhì)在一定溫度下容易燃燒，因而提出采用難燃工作介質(zhì)等等。當(dāng)時(shí)并沒有提高到綠色理念來認(rèn)識(shí)，但同屬于綠色制造范疇[5]。

多年來，噪聲控制是人們十分關(guān)注的問題，降低液壓系統(tǒng)噪聲對(duì)人體影響是一項(xiàng)重要研究內(nèi)容，在噪聲控制中，聲功率是一個(gè)重要物理量，在液壓元件方面的研究有：

(1) 液壓泵 如對(duì)柱塞泵產(chǎn)生噪聲的機(jī)理分析，主要為壓力突變激發(fā)、氣蝕激發(fā)、斜盤力矩正負(fù)突變激發(fā)、泵工況參數(shù)對(duì)泵噪聲的影響等。在降低噪聲研究過程中，配油盤采用三角槽式結(jié)構(gòu)并增加變量部件剛度后，對(duì)25SCY14-1B柱塞泵進(jìn)行試驗(yàn)，在供油壓力為32 MPa、轉(zhuǎn)速為1500 r/min、斜盤傾角為18°的條件下，采用三角槽結(jié)構(gòu)后其噪聲由原來82.1 dB(A)降到77.3 dB(A)，效果比較明顯。對(duì)63SCY 14-1B柱塞泵采用三角槽結(jié)構(gòu)并增加變量部件剛度后，其噪音由原來89.5 dB(A)降到79.5 dB(A)，同樣降噪聲效果明顯[7]。同時(shí)還提出了純預(yù)壓和減壓式配流盤、節(jié)流孔式配流盤等[2,7]。對(duì)齒輪泵產(chǎn)生噪聲的機(jī)理進(jìn)行分析，得出產(chǎn)生噪聲的主要原因：①由于困油現(xiàn)象造成壓力沖擊或氣蝕；②由于齒輪制造存在誤差，當(dāng)其嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，牙齒可能受到突然加載時(shí)產(chǎn)生的沖擊而引起振動(dòng)；③流量的脈動(dòng)引起壓力脈動(dòng)；④軸承精度不高或安裝不良。為了消除或降低噪聲，提出了在側(cè)板上開偏置式卸荷槽，與對(duì)稱式卸荷槽結(jié)構(gòu)相比，使其噪聲降低了15 dB(A)。對(duì)葉片泵產(chǎn)生噪聲的機(jī)理進(jìn)行分析，得出產(chǎn)生噪聲的主要原因：①泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，葉片與定子內(nèi)表面曲線之間的摩擦、碰撞等；②當(dāng)兩葉片之間的工作腔由吸、排油腔之間的封油區(qū)進(jìn)入排油或吸油腔時(shí)，由于兩者壓力不等，油液流動(dòng)壓力變化較大，對(duì)葉片等部件產(chǎn)生較大的沖擊；③流量脈動(dòng)激發(fā)；④由于吸油性能差而產(chǎn)生氣蝕；⑤轉(zhuǎn)子和軸承運(yùn)行不良，造成振動(dòng)。因此，在雙作用葉片泵配油盤上開雙向三角槽，可以消除排油時(shí)壓力沖擊，并使吸油開始時(shí)的壓力變化趨于平緩，有效地降低噪聲。

(2) 溢流閥 通過對(duì)產(chǎn)生噪聲的機(jī)理進(jìn)行分析，得出產(chǎn)生噪聲機(jī)理有：①氣蝕與流體流動(dòng)漩渦脫離； ②調(diào)壓彈簧與導(dǎo)閥組成的質(zhì)量——彈簧系統(tǒng)，在工作中自激振蕩，其主要影響因素是導(dǎo)閥前腔容積，導(dǎo)閥前腔阻尼孔、導(dǎo)閥半錐角以及導(dǎo)閥排油孔直徑等。為此，提出了改進(jìn)主閥口結(jié)構(gòu)和主閥芯尾蝶結(jié)構(gòu)，確定背壓力臨界值，加消振墊結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)出合理的回油直徑等措施[7]。

(3) 管道 對(duì)其共振產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了大量研究，均取得了較好效果[2,7]。

為了減少液壓系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染，近年來也做了大量工作，從治理漏油和防止漏油出發(fā)，在元件設(shè)計(jì)、密封材料和結(jié)構(gòu)、防止因振動(dòng)使連接部位松動(dòng)而泄漏等方面做了許多研究，取得了不少成果。為了減少加工制造過程中的廢棄物和降低液壓設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響到最低限度，實(shí)施廢棄物最小化加工工藝，減少切削量，采用干切削、精密鑄造等。為了降低液壓油消耗，研究采用海水或水乙二醇作為工作介質(zhì)的液壓元件和系統(tǒng)。為了降低能量損失，研究節(jié)能元件和液壓系統(tǒng)，如采用功率回收系統(tǒng)等。液壓設(shè)備基本上由鋼鐵、銅、鋁、石油、橡膠等材料組成，我國這些資源十分匱乏，目前原油的35%、鐵礦石和氧化鋁的40%、銅和天然橡膠的60%以上依靠進(jìn)口，增大了國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，每年約有500萬噸的廢鋼鐵(包含液壓設(shè)備)、20多萬噸廢有色金屬、大量的廢橡膠和廢塑料、廢舊電子產(chǎn)品等廢棄物沒有回收處理，既浪費(fèi)資源，又污染環(huán)境[6]。液壓設(shè)備作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)組成部分，再生資源回收利用必須納入液壓設(shè)備綠色設(shè)計(jì)中。

2 綠色理念液壓設(shè)備的內(nèi)容體系和決策

2.1 綠色理念液壓設(shè)備的研究內(nèi)容體系

分析國內(nèi)外多年研究工作和成果，如何適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，液壓設(shè)備如何體現(xiàn)綠色理念方面等，還有大量工作需要研究。其研究內(nèi)容體系框架如圖1所示[5]。

圖1 綠色理念液壓設(shè)備的研究內(nèi)容體系

設(shè)計(jì)制造綠色液壓設(shè)備是一個(gè)全方位系統(tǒng)工程，首先要有理論體系支撐，科學(xué)合理設(shè)計(jì)制造，建立數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫，壽命評(píng)估，并取得用戶支持。這樣綠色液壓設(shè)備方可得到廣泛應(yīng)用，綠色液壓技術(shù)才能取得進(jìn)步[8,9]。

2.2 綠色理念液壓設(shè)備的決策思路

對(duì)于液壓元件和液壓系統(tǒng)的生產(chǎn)及應(yīng)用單位，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是首位，但為了經(jīng)濟(jì)效益而影響社會(huì)環(huán)境，人們的健康和生存是不允許的。經(jīng)濟(jì)效益不斷增長，同時(shí)也應(yīng)保護(hù)環(huán)境。因此，發(fā)展綠色理念液壓設(shè)備是極為重要的。綜合各因素，提出綠色理念液壓設(shè)備的決策思路，如圖2所示[5](圖中間各框內(nèi)箭頭向下表示減小、下降，箭頭向上表示提高)。從圖中可以看出，過去設(shè)計(jì)制造一臺(tái)液壓設(shè)備僅從經(jīng)濟(jì)效益角度來決策。進(jìn)入到21世紀(jì)時(shí)代，決策思路應(yīng)擴(kuò)展到考慮對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響、資源的消耗和利用、科學(xué)處理廢舊設(shè)備、盡可能提高廢舊液壓設(shè)備的利用率等。所以，設(shè)計(jì)制造一臺(tái)液壓設(shè)備，除了考慮經(jīng)濟(jì)效益，還要考慮社會(huì)效益以及社會(huì)資源和對(duì)環(huán)境影響等諸多問題[10]。

圖2 綠色理念液壓設(shè)備的決策思路

3 發(fā)展綠色理念液壓設(shè)備應(yīng)開展的技術(shù)工作

在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略的大好環(huán)境下，液壓設(shè)備必將獲得較快發(fā)展。圍繞綠色理念研制出的液壓設(shè)備必將受到用戶和社會(huì)歡迎，因此應(yīng)開展如下關(guān)鍵技術(shù)工作。

1) 智能化

人工智能和制造技術(shù)將在綠色理念液壓設(shè)備設(shè)計(jì)制造中發(fā)揮重要作用。人工智能研究起源于20世紀(jì)50年代，開始是以游戲、博弈為對(duì)象，其后開發(fā)了實(shí)用型專家系統(tǒng)，到20世紀(jì)70年代末，專家系統(tǒng)應(yīng)用于工程領(lǐng)域，并逐步延伸到液壓技術(shù)領(lǐng)域?；趯＜蚁到y(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)和灰色系統(tǒng)等人工智能技術(shù)將在綠色液壓設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造中起到重要作用[2]。綠色理念智能化不能局限于解決某一問題，應(yīng)具有其特性，并系統(tǒng)性地形成產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)型式。因此，對(duì)液壓設(shè)備智能化要求有：

(1) 智能化所開發(fā)的軟件必須符合工作機(jī)構(gòu)動(dòng)作、精度要求[11]；

(2) 智能化應(yīng)有效減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度；

(3) 智能化要求可靠性高、成本低；

(4) 智能化開發(fā)的軟件應(yīng)具有操作和控制方便，較好地自動(dòng)完成工作循環(huán)，較大程度減少能量消耗[12-14]。

(5) 應(yīng)具有遠(yuǎn)程檢測與控制功能；

(6) 智能化液壓元件和液壓系統(tǒng)效率高，能源及原材料消耗低[15]。

在工程實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該運(yùn)用人工智能基本知識(shí)設(shè)計(jì)和制造對(duì)環(huán)境影響很小的液壓設(shè)備。同時(shí)，綠色液壓設(shè)備評(píng)估指標(biāo)體系及評(píng)估專家系統(tǒng)，也需要人工智能和智能制造技術(shù)等[16]。在智能化液壓元件開發(fā)中，武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院湛從昌教授、陳新元教授等開發(fā)的自適應(yīng)變間隙密封液壓缸，這種缸能克服無密封圈恒間隙密封液壓缸存在的缺陷，即解決了當(dāng)壓力增大時(shí)泄漏量隨之增大的技術(shù)難題。自適應(yīng)變間隙密封液壓缸頻響高，特別適應(yīng)高頻響應(yīng)液壓智能控制系統(tǒng)，已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)[17]。國內(nèi)外一些專家學(xué)者在開展液壓設(shè)備智能化技術(shù)工作中，與機(jī)械手、機(jī)器人等配合，研發(fā)智能液壓系統(tǒng)。在數(shù)字閥基礎(chǔ)上研發(fā)智能閥、智能液壓缸等，構(gòu)成機(jī)電液高度集中化的智能液壓元件和液壓系統(tǒng)[18]。這樣，有利于降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于人的身體健康。

2) 并行化

綠色并行工程將成為綠色液壓設(shè)備研發(fā)的有效模式。綠色設(shè)計(jì)是綠色液壓設(shè)備制造的關(guān)鍵技術(shù)[16]，研發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就考慮到產(chǎn)品整個(gè)生命周期，從構(gòu)思形成到產(chǎn)品報(bào)廢及處理方法的所有因素，包括性能、成本、壽命、用戶要求、環(huán)境影響、資源消耗和廢舊物處理等。并行化設(shè)計(jì)原則如下：

(1) 并行化設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是保證液壓系統(tǒng)和液壓元件的性能；

(2) 并行化設(shè)計(jì)中以主體設(shè)備本身基本要求為前提，還要考慮設(shè)備體積、重量、客戶對(duì)外形的要求等；

(3) 并行化設(shè)計(jì)中盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的零部件及元件，便于設(shè)備報(bào)廢時(shí)有些零部件可再利用；

(4) 并行化設(shè)計(jì)要考慮經(jīng)濟(jì)性，有利于銷售；

(5) 并行化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將環(huán)境影響降低到最??；

(6) 液壓油是液壓系統(tǒng)的主要工作介質(zhì)，為了減小其產(chǎn)生的污染，在并行設(shè)計(jì)時(shí)，要始終堅(jiān)持“預(yù)防為主，治理為輔”的原則[9]。

綠色并行化工程比較復(fù)雜，有著一系列核心關(guān)鍵技術(shù)，如綠色設(shè)計(jì)的軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法、決策支持系統(tǒng)、協(xié)同組織模式和支持平臺(tái)、對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的吸納等[19]。

對(duì)于綠色并行化設(shè)計(jì)及生命周期，我們可以用體系結(jié)構(gòu)來表示[5]，如圖3所示。

3) 集成化

液壓設(shè)備集成化是綠色理念的一項(xiàng)重要技術(shù)創(chuàng)新， 其具有體積小、重量輕、操作方便、適應(yīng)性廣、便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，所以，集成化是液壓設(shè)備今后的發(fā)展趨勢，如多閥集成、泵閥集成、缸閥集成、集成塊回路、系統(tǒng)集成、電機(jī)與泵集成等。蘭州理工大學(xué)的冀宏等人進(jìn)行了基于葉片泵的電液泵研究，其生產(chǎn)樣機(jī)如圖4所示。經(jīng)過測試，與傳統(tǒng)電機(jī)—泵組相比，電機(jī)葉片泵樣機(jī)的體積減小了50%，軸向尺寸減小了61%，噪聲降低了7 dB[10]。美國Vickers公司開發(fā)了電液泵集成化產(chǎn)品，如圖5所示。該產(chǎn)品將液壓泵和交流異步電機(jī)進(jìn)行了簡單集成化設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)型的定量葉片泵或變量柱塞泵，節(jié)省體積的同時(shí)提高了電機(jī)的工作可靠性，噪聲較常規(guī)安裝方式可降低10 dB[21,22]。日本大金公司開發(fā)了RP系列的電液轉(zhuǎn)子泵，如圖6所示。將柱塞泵的柱塞集成在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部，具有結(jié)構(gòu)緊湊、低噪聲、 低脈動(dòng)以及高可靠性的特點(diǎn)。與大金之前的同類產(chǎn)品相比，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲降低達(dá)10～15 dB，外殼結(jié)構(gòu)長度縮短了40%，脈動(dòng)降低了50%[21,23]。圖7為德國VOITH公司開發(fā)的產(chǎn)品EPAI，其采用內(nèi)嚙合齒輪泵和鼠籠式異步電機(jī)的高度集成，與傳統(tǒng)電機(jī)—泵組相比，體積減小了50%，噪聲降低了12dB[21]。以上都是從液壓設(shè)備結(jié)構(gòu)來考慮的，而在集成化中，便于分析和處理故障、簡化結(jié)構(gòu)、提高可靠性和科學(xué)選用材料等均是液壓設(shè)備集成化研發(fā)的技術(shù)難題。

圖3 并行化綠色設(shè)計(jì)及生命周期的體系結(jié)構(gòu)

1.離心管 2.泵軸 3.泵蓋 4.電機(jī)定子 5.電機(jī)轉(zhuǎn)子 6.轉(zhuǎn)子套 7.引油窗孔 8.泵體 9.進(jìn)口 10.主泵 11.出口

圖5 Vickers公司的集成化動(dòng)力源

圖6 大金RP系列轉(zhuǎn)子泵

1.轉(zhuǎn)子 2.定子 3.內(nèi)嚙合齒輪泵 4.吸油口 5.吸油腔 6.壓油口 7.壓油腔 8.端子盒 9.殼體 10.端蓋

當(dāng)前，綠色液壓設(shè)備的目標(biāo)體系集成、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)與材料的集成、用戶需求與使用的集成、產(chǎn)品制造過程中信息集成、計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫以及知識(shí)庫系統(tǒng)等支持系統(tǒng)集成、光-電-液系統(tǒng)集成和多功能液壓系統(tǒng)等，都將成為綠色液壓設(shè)備制造集成化的重要研究內(nèi)容[3,16]。

4) 最優(yōu)化

最優(yōu)化是綠色液壓設(shè)備的重要研究內(nèi)容，綠色理論體系、綠色體系結(jié)構(gòu)均與最優(yōu)化相關(guān)。綠色液壓設(shè)備的決策目標(biāo)體系是在現(xiàn)有制造系統(tǒng)TQCS(即產(chǎn)品上市時(shí)間T、產(chǎn)品質(zhì)量Q、產(chǎn)品成本C和為用戶提供服務(wù)S)的基礎(chǔ)上，再增加該目標(biāo)體系與環(huán)境影響E和資源消耗R的集成，即形成了TQCSRE決策目標(biāo)體系。

綠色液壓設(shè)備在正常運(yùn)行過程中，其目標(biāo)應(yīng)為獲得最好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，將其目標(biāo)函數(shù)設(shè)為最大效益，即設(shè)備利用率高、噪聲小、無外泄漏、廢棄部分少、社會(huì)知名度高。假設(shè)P為液壓設(shè)備成功運(yùn)行所獲得的效益，也就是可靠運(yùn)行和社會(huì)影響力增加的效益。

設(shè)系統(tǒng)收益為最大maxPS,即可靠工作最大效益和社會(huì)效益，并滿足PS≥PSmin要求，在系統(tǒng)中有n部分串聯(lián)或有機(jī)組成，每部分費(fèi)用分配要合理。設(shè)系統(tǒng)每部分成本費(fèi)用為Cj，每個(gè)部分在運(yùn)行中對(duì)社會(huì)不良影響支付費(fèi)用為Ej，在優(yōu)化中采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、拉格朗日乘子法等求解?，F(xiàn)以上述條件為例：

PS≥PSmin

式中:Pj—— 每個(gè)單元可靠工作效益和社會(huì)效益

Cj—— 每個(gè)單元成本費(fèi)用

Ej—— 每個(gè)單元在運(yùn)行中對(duì)社會(huì)不良影響所付出費(fèi)用

Xj—— 組成系統(tǒng)的單元

g1—— 系統(tǒng)應(yīng)支付總費(fèi)用

b1—— 系統(tǒng)最低限度費(fèi)用

本研究的最優(yōu)化方法是針對(duì)綠色液壓設(shè)備考慮環(huán)境因素的一種優(yōu)化方法，包括對(duì)設(shè)備可靠性與成本進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)環(huán)境的不良影響與成本進(jìn)行優(yōu)化等。這樣能有效提高液壓設(shè)備可靠性，減小對(duì)環(huán)境影響，提高企業(yè)聲譽(yù)，增加產(chǎn)品銷售量。對(duì)液壓系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)控制方案進(jìn)行總體優(yōu)化，可以有效地提高系統(tǒng)工作效率，節(jié)約能源消耗[24]，促進(jìn)液壓技術(shù)進(jìn)步。

5) 節(jié)能技術(shù)

液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)是綠色液壓設(shè)備的重要課題之一，節(jié)能是為了提高液壓系統(tǒng)能量的利用率[25]。根據(jù)有關(guān)資料介紹，一般液壓系統(tǒng)實(shí)際有用功率大多只在40%～70%，剩余部分均損失掉，這不符合當(dāng)前國家能源政策[26]。液壓系統(tǒng)損失掉的能量直接轉(zhuǎn)換為熱能、聲能和使設(shè)備振動(dòng)等，對(duì)社會(huì)環(huán)境不利，對(duì)人的身體健康不利。在液壓系統(tǒng)中，廢舊油液回收再利用，是一種有效節(jié)能措施。目前大中型廠礦廢舊油液的回收率僅為80%左右，仍有上萬噸的廢舊油未得到處理，隨意排放，造成能源浪費(fèi)，且污染環(huán)境。廢液壓油中有害雜質(zhì)(包括油的變質(zhì)產(chǎn)物在內(nèi))的總含量通常為1%～25%，其余都是有用的成份。因此回收的廢液壓油只要經(jīng)過一定的再生處理，質(zhì)量可以接近或達(dá)到新油的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)美國統(tǒng)計(jì)，廢液壓油有41%混入燃料油中用作燃料，3%～5%再生利用[27,28]。在加工工藝技術(shù)上，為了減少能源消耗以及原材料消耗，采用少或無切屑加工技術(shù)、干式切削加工技術(shù)、新型特種加工技術(shù)等。節(jié)能技術(shù)非常重要，武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院液壓團(tuán)隊(duì)湛從昌教授等發(fā)明了新型節(jié)能油箱，已獲國家發(fā)明專利授權(quán)；研發(fā)出了功率匹配節(jié)能液壓缸，該液壓缸隨負(fù)載變化而自動(dòng)改變對(duì)外推力，節(jié)省能源，已獲國家實(shí)用新型專利授權(quán)。為了充分利用能量和節(jié)約能源，許多專家學(xué)者從事了大量研究，如電壓比例控制智能化[14]，功率匹配智能化[15]，電液負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)[29]，液壓系統(tǒng)能量回收措施[30]，采用蓄能器配合降低液壓系統(tǒng)功率[31]，液壓缸支承環(huán)采用非金屬材料研究[32]，節(jié)能混合動(dòng)力系統(tǒng)等[14]。綜上，液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)主要有以下三方面：①提高液壓元件和液壓系統(tǒng)的工作效率；②在加工、裝配、包裝、運(yùn)輸上盡可能節(jié)約能源；③最大限度回收能源和可利用的廢舊元件、零部件，使其再生率提高[25,32]。

4 結(jié)論

綠色理念液壓設(shè)備是當(dāng)代機(jī)電設(shè)備發(fā)展的重要組成部分，以綠色理念為指導(dǎo)，將推動(dòng)液壓技術(shù)快速發(fā)展，為人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境 、節(jié)約資源、人與自然和諧相處、可持續(xù)發(fā)展等方面起到積極作用。實(shí)現(xiàn)綠色液壓設(shè)備必須加大創(chuàng)新研發(fā)力度，將綠色創(chuàng)新思維投入設(shè)計(jì)，不斷提升工藝技術(shù)水平，科學(xué)合理使用液壓設(shè)備，高效回收廢舊設(shè)備等，使液壓技術(shù)獲得更快發(fā)展，為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略增添一份力量。

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