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挖掘机液压系统中的“绿色”节能价值

2016-01-08编辑:

挖掘机液压系统绿色设计原则是在传统液压系统设计中原有的成本原则、技术原则和人机工程学原则的基础上注入绿色环境因素,并将绿色环境因素置于优先考虑。

一、关于传统工程机械系统绿色设计原则大致有如下几点:

1、最小能量损耗

采用相容性较好的材料,在保证产品使用时长的基础上有力的减少产品使用过程中的能量消耗。

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2、资源再利用

减少稀缺原材料使用率,以废物回收转化利用替换,并提高产品自身延长性和使用寿命。

3、技术先进性原则

提升产品优化特性,用最小资源量打造同等价值产品,树立“小而精”的设计思想。使用轻质材料,剔除不必要的功能、简化包装、以简洁大气的设计理念去构造产品。以模块化打造机械产品,既避免了产品使用及维修过程中的繁琐操作,又为日后机械淘汰作废处理时的分类做准备。采用合理工艺方式,简化产品加工流程,使用易于拆卸的连接方式、减少紧固件使用,以避免产生二次污染产生。

二、针对液压系统绿色设计,小编整理出以下几点:

1、工作介质污染控制

在产品设计过程中应本着预防为主、治理为辅的原则,充分考虑如何消除污染源,从根本上防止污染。

在设计阶段除了要合理选择液压系统元件的参数和结构外,可采取以下措施控制污染物的影响。在节流阀前后装上精滤油器,滤油器的精度取决于控制速度的要求。所有需切削加工的元器件,孔口必须有一定的倒角,以防切割密封件且便于装配。所有元器件、配管等在加工工序后都必须认真清洗,消除毛刺、油污、纤维等;组装前必须保持环境的清洁,所有元器件必须采用干装配方式。装配后选择与工作介质相容的冲洗介质认真清洗。投入正常使用时,新油加入油箱前要经过静置沉淀,过滤后方可加入系统中,必要时可设中间油箱,进行新油的沉淀和过滤,以确保油液的清洁。

工作介质污染的另一方面是介质对外部环境的污染。应尽量使用高黏度的工作油,减少泄漏;尽快实现工程机械传动装置的工作介质绿色化,采用无素液压油;开发液压油的回收再利用技术;研制工作介质绿色添加剂等。

2、液压系统噪声控制

液压系统噪声是对工作环境的一种污染,分机械噪声和流体噪声。在液压系统中,电动机、液压泵和液压马达等的转速都很高,如果它们的转动部件不平衡,就会产生周期性的不平衡力,引起转轴的弯曲振动。这种振动传到油箱和管路时,会因共振而发出很大的噪声,应对转子进行动平衡试验,且在产品设计时应应注意防止其产生共振。机械噪声还包括机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。因此,必须严格保证制造和安装的质量,产品结构设计应科学合理。在液压系统噪声中,流体噪声占相当大的比例,这种噪声是由于油液的流速、压力的突变、流量的周期性变化以及泵的困油、气穴等原因引起的,以液压泵为例,在液压泵的吸油和压油循环中,产生周期性的压力和流量变化,形成压力脉动,从而引起液压振动,并经出油口传播至整个液压系统,同时,液压回路的管路和阀类元件对液压脉动产生反射作用,在回路中产生波动,与泵发生共振,产生噪声。

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开式液压系统中混入了大约5%的空气。当系统中的压力低于空气分离压时,油中的气体就迅速地大量分离出来,形成气泡,当这些气泡遇到高压便被压破,产生较强的液压冲击。因此在设计液压泵时,齿轮泵的齿轮模数应量取小值,齿轮取最大数,卸荷槽的形状和尺寸要合理,以减小液压冲击;柱塞泵的柱塞数的确定应科学合理,并在吸、压油配流盘上对称的开出三角槽,以防柱塞泵困油;为防止空气混入,泵的吸油口应足够大,而且应没入油箱液面以下一定深度,以防吸油后因液面下降而吸入空气,为减少液压冲击,可以延长阀门关闭时间,并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器,以吸收压力波;另外,增大管径和使用软管,对减少和吸收振动都很有效。

3、液压元件的连接与拆卸性的设计

液压系统设计应尽量提高液压系统的集成度,采用原则是对多个元件的功能进行优化组合,实现系统的模块化,并尽可能使液压回路的结构紧凑,如减小液压元件间的连接,设计易于拆卸的元件等。在满足其功能的基础上,设计的重点是液压元件地连接技术,不同连接结构的装配和拆卸的复杂程度不同,焊接连接的装配和拆卸的复杂程度最高,易导致零部件破坏性拆卸,螺钉连接的装配容易而可拆卸程式度要受环境影响,如果生锈则会导致拆卸复杂,铆钉连接的机械装配性较好但拆卸复杂,嵌人咬合是装配性的拆卸性均较好的一种连接方式,但在连接强度要求高的情况下,其连接的安生性降低。

为了使液压系统结构更紧凑,根据其安装型式的不同,阍类元件可制成各种结构型式;管式连接和法兰式连接的阀;插装阀便于将几个插装式元件组合成复合阀,板式连接的普通液压阀可安装到集成块上,利用集成块上的孔道实现油路间的连接,或可直接将阀做成叠加式结构即叠加阀,叠加阀上有进、出油口及执行元件的接口、其接头可做成快速双向接头,提高装配性和可拆卸性。

4、液压系统的节能设计

液压系统的节能设计不但要保证系统的输出功率要求,还要保证尽可能经济、有效的利用能量,达到高效、可靠运行的目的,液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质,导致液压设备发生故障。因此,设计液压系统时必须多途径地降低系统的功率损失。

在元件的选用方面,应尽量选用那些效率高、能耗低的元件,如选用效率较高的变量泵,可根据负载的需要改变压力,减少能量消耗,选成集成阀以减少管连接的压力损失,选择压降小、可连续控制的比例阀等。

现如今,绿色环保已是全行业乃至全球各领域的主流理念,不论是设计还是施工作业,我们都要本着节能环保,绿色生态的原则进行。这不仅有利于资源保护、回收再利用,更有助于提升产品自身利用率,在最小能源损耗的基础上充分发挥其作用,已达到事半功倍的作业成效。

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