對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的研究

賀勝利，肖博濤

(上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司，上海 200125)

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對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的研究

賀勝利，肖博濤

(上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司，上海 200125)

從機(jī)械液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)工作入手，在分析提升機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能效果重要價(jià)值的基礎(chǔ)上，提出了提高機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)流量的管控水平、優(yōu)化機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷水平、提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的一體性、提高機(jī)械液壓系統(tǒng)關(guān)鍵位置的節(jié)能效果、提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的自動(dòng)化水平等對(duì)策，從設(shè)計(jì)、系統(tǒng)和思想上，對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探索。

機(jī)械液壓系統(tǒng)；流量；負(fù)荷；一體性；位置；節(jié)能；自動(dòng)化

裝備機(jī)械和工程機(jī)械一般工作在特殊環(huán)境中，具有工作強(qiáng)度大、時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此機(jī)械一般都有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和搭配。液壓系統(tǒng)可以整合機(jī)械的動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、分動(dòng)系統(tǒng)，這些都是機(jī)械液壓系統(tǒng)的核心。機(jī)械液壓系統(tǒng)的節(jié)能化設(shè)計(jì)與制造已成為趨勢(shì)和方向，應(yīng)全面了解機(jī)械液壓系統(tǒng)的節(jié)能目標(biāo)，明確提升機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能效果的重要價(jià)值。在機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要全面體現(xiàn)節(jié)能、高效的目標(biāo)，形成裝備產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定、連續(xù)、高效發(fā)展的新基礎(chǔ)。

1 提升機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能效果的重要價(jià)值

機(jī)械液壓系統(tǒng)是當(dāng)前大型機(jī)械、工程機(jī)械的主要傳動(dòng)和輔助系統(tǒng)，機(jī)械制造水平和運(yùn)行狀態(tài)直接反映企業(yè)和國家的工業(yè)狀況和發(fā)展質(zhì)量，從加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的角度看，提升機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能效果具有現(xiàn)實(shí)性和戰(zhàn)略性作用。

1.1 節(jié)能對(duì)穩(wěn)定機(jī)械液壓系統(tǒng)功能的意義

機(jī)械液壓系統(tǒng)運(yùn)行在巨大的負(fù)荷狀態(tài)中，系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生摩擦、噪聲，這會(huì)大大降低機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行效率，導(dǎo)致機(jī)械液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定、不連續(xù)、高能耗等問題。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能有利于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免機(jī)械液壓系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)摩擦過大、回油損失、空負(fù)荷、溢流等問題，在有效提升機(jī)械液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)的高效率、高安全運(yùn)行。

1.2 機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能對(duì)裝備產(chǎn)業(yè)的意義

機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能水平不單是衡量機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造水平的重要標(biāo)志，也是一個(gè)國家裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的關(guān)鍵參數(shù)。加強(qiáng)機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能不但可有效提升機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、工作的穩(wěn)定性，還能全面提升裝備產(chǎn)業(yè)的綜合實(shí)力和技術(shù)水平，達(dá)到促進(jìn)裝備產(chǎn)業(yè)高效率、集約化發(fā)展的目的。

2 實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)的設(shè)計(jì)對(duì)策

2.1 提高機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)流量的管控水平

機(jī)械液壓系統(tǒng)由多重閥門和多道管路組成，要將節(jié)能目標(biāo)和價(jià)值體現(xiàn)在機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就應(yīng)以機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)部流量為前提，做好機(jī)械液壓系統(tǒng)閥門、管路、油泵等關(guān)鍵部位器材的選擇與搭配。在油泵設(shè)計(jì)中，要確立輸出量、流量、壓力、中位等關(guān)鍵參數(shù)，針對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確定油泵的選擇標(biāo)準(zhǔn)，避免油泵在高負(fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)損壞和消耗，提升機(jī)械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能性。在閥門設(shè)計(jì)中，要確定排量、方向、壓力、行程等關(guān)鍵參數(shù)，盡量選擇數(shù)字控制的自動(dòng)化閥門，這樣既能有效提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也能為智能、綠色、節(jié)能機(jī)械液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供前提和基礎(chǔ)。

2.2 優(yōu)化機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷水平

機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷設(shè)計(jì)必須依循系統(tǒng)工作的設(shè)定，確立指標(biāo)、參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，建構(gòu)出機(jī)械液壓系統(tǒng)自適應(yīng)的路徑。在負(fù)荷傳感的設(shè)計(jì)中，應(yīng)強(qiáng)化補(bǔ)償閥的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)將補(bǔ)償閥設(shè)計(jì)在油泵間、管路節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器之間，有效優(yōu)化補(bǔ)償閥、回油路與整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)系，布設(shè)與執(zhí)行器間相適應(yīng)的補(bǔ)償閥，實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)的精確控制和自動(dòng)管路，讓供應(yīng)的流量得到準(zhǔn)確調(diào)控，從而建構(gòu)節(jié)能路徑。在操縱閥與體系配有的油泵間，安設(shè)壓力補(bǔ)償類的閥門，借助體系產(chǎn)出的壓差，管控現(xiàn)有的油泵排量。若總流量沒能升至飽和，在建構(gòu)復(fù)合動(dòng)作的路徑內(nèi)，要凸顯低負(fù)荷情形下的動(dòng)作。機(jī)械液壓系統(tǒng)油泵在機(jī)械液壓系統(tǒng)特有的控制器內(nèi)，設(shè)計(jì)中要提升指令電流的精確性，要覆蓋機(jī)械液壓系統(tǒng)作業(yè)內(nèi)涵、現(xiàn)有的作業(yè)路徑。電液控制閥，會(huì)接納這樣的指令電流。電流量的更替會(huì)改變現(xiàn)有的活塞推力，而這種活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)更替原有的輸出功率，以便與需求契合。

2.3 提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的一體性

要將機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)內(nèi)化在機(jī)械液壓系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)和機(jī)械液壓系統(tǒng)管控路徑設(shè)計(jì)中，要突出機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)約和效率原則，盡量縮減不必要的機(jī)械液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加具有功能性和一體性的設(shè)備，有效提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的作業(yè)適應(yīng)性和運(yùn)行穩(wěn)定性，達(dá)到對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)的多樣化、功能化控制。搭建機(jī)械液壓系統(tǒng)的一體控制體系，將模糊控制、模塊控制引入機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，構(gòu)建機(jī)械液壓系統(tǒng)全功率、全體系的控制系統(tǒng)。對(duì)機(jī)械液壓系統(tǒng)的運(yùn)行、裝配和維護(hù)進(jìn)行流程化、自動(dòng)化、一體化的改進(jìn)，以有效避免機(jī)械液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的能量損失，形成智能控制機(jī)械液壓系統(tǒng)的技術(shù)與系統(tǒng)框架，穩(wěn)定機(jī)械液壓系統(tǒng)的輸出，提升機(jī)械液壓系統(tǒng)的體系功能，降低機(jī)械液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的能耗和損耗。

2.4 提高機(jī)械液壓系統(tǒng)關(guān)鍵位置的節(jié)能效果

壓力傳感器、功率調(diào)節(jié)器、閥門、管道、中控設(shè)備是機(jī)械液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件和核心元器件，在設(shè)計(jì)機(jī)械液壓系統(tǒng)時(shí)，要以節(jié)能化作為方向，有效提升機(jī)械液壓系統(tǒng)關(guān)鍵部位、元器件的節(jié)能水平，不斷優(yōu)化機(jī)械液壓系統(tǒng)核心元器件和關(guān)鍵部件的運(yùn)行穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行、全面控制、系統(tǒng)節(jié)能的設(shè)計(jì)價(jià)值目標(biāo)。對(duì)于機(jī)械液壓系統(tǒng)控制器和調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)，要強(qiáng)調(diào)節(jié)能目標(biāo)，要提升裝置的動(dòng)作連貫性與穩(wěn)定性，優(yōu)化機(jī)械液壓系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的控制結(jié)構(gòu)和動(dòng)作體系，穩(wěn)定機(jī)械液壓系統(tǒng)的控制和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)工作的連續(xù)和高效。對(duì)于機(jī)械液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)體系，要設(shè)置控制體系和動(dòng)作體系的自動(dòng)化設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)形成覆蓋機(jī)械液壓系統(tǒng)的體系，通過各類信號(hào)的感知、收發(fā)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)的節(jié)能目標(biāo)，在提升機(jī)械液壓系統(tǒng)整體性能的同時(shí)，提高單位時(shí)間、單位能耗中機(jī)械液壓系統(tǒng)輸出的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.5 提高機(jī)械液壓系統(tǒng)的自動(dòng)化水平

要將自動(dòng)化和智能化技術(shù)全面引入機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用有效優(yōu)化機(jī)械液壓系統(tǒng)，使機(jī)械液壓系統(tǒng)功率輸出更加穩(wěn)定，使機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力調(diào)整更加連續(xù)，全面控制機(jī)械液壓系統(tǒng)的流量和能耗。在機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)積極引入以微電子技術(shù)為代表的現(xiàn)代化控制體系，有效提升機(jī)械液壓系統(tǒng)的安全性，實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)的總線控制和智能控制，有效縮減調(diào)控機(jī)械液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、插件和體系，控制機(jī)械液壓系統(tǒng)的空間和大小。

3 結(jié)語

提升機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能化的機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，要有超前的意識(shí)和實(shí)際的思維，將機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能整合在具體的細(xì)節(jié)工作中，將機(jī)械液壓系統(tǒng)節(jié)能的工作進(jìn)行系統(tǒng)性整合，有計(jì)劃地推進(jìn)機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作向高效率、科學(xué)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)能、高效的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)行，為裝備產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，為機(jī)械工業(yè)產(chǎn)業(yè)大發(fā)展提供技術(shù)、體系、價(jià)值和功能上的多維度保障。

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Research on energy-saving design of mechanical hydraulic system

HE Sheng-li, XIAO Bo-tao

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co., Ltd., Shanghai 200125, China)

Based on the analysis of energy saving design of mechanical hydraulic system, this paper puts forward measures on improving the control level of flow rate, optimizing the load level in mechanical hydraulic system, improving the integration of mechanical hydraulic system, enhancing energy saving effect of mechanical hydraulic system and automation level. The target on energy saving of mechanical hydraulic system was explored from the aspects of design, system and thoughts.

Mechanical hydraulic system; Flow; Load; Integration; Location; Energy saving; Automation

2016-12-28

賀勝利(1989-)，男，工程師，本科； 肖博濤(1985-)，男，工程師，本科。

TH137.9

A

1674-8646(2017)04-0134-02