机械装备液压系统节能环保设计研究

宋 豫，胡中望

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125)



机械装备液压系统节能环保设计研究

宋 豫，胡中望

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125)

研究提出了机械液压系统设计中必须坚持节能环保目标的思想，提出了科学选用机械液压系统元件、提高机械液压系统液压泵的工作效率、做好机械液压系统的抗泄漏设计、优化机械液压系统功率匹配、提高机械液压系统节能水平等方法，希望对重新解构机械液压系统环保设计概念，实现全面节能设计目标有所帮助。

机械装备；液压系统；节能环保；设计；抗泄漏；功率匹配

在机械液压系统设计过程中，要在关键环节和细节设计中体现节能环保目标，坚持原则、细节、关键设计，为机械液压系统的稳定运行提供保障和基础，特别是在液压元件、系统结构、功率匹配等方面，要充分体现节能环保要求，这也是机械液压系统设计实现节能环保目标的重要方式和基本途径。

1 科学选用机械液压系统的元件

在机械液压系统节能环保设计中，元件的选用直接决定着机械液压系统的工作稳定性、效率和安全性，也关系着机械液压系统是否能够实现节能环保目标，因此，要提升系统节能环保水平，就必须从科学选用机械液压系统元件入手。机械液压系统元件主要包括马达、液压缸、液压泵、控制元件等设备和部件，节能环保设计一方面是要控制各个元件的节能性，另一方面是要确保各个元件组成的机械液压系统满足节能环保要求。在选用马达的过程中，要控制马达的功率，避免机械液压系统频繁动作而导致马达过热，引发功率不足和能耗增加等问题。在液压缸设计中，要控制缸体的强度和重量，避免过度要求强度而导致缸体重量过大，引发能耗增加，也要避免因过分控制缸体重量而导致强度不足，引发油质泄漏问题。在液压泵的选用过程中，要充分考虑机械液压系统的实际负荷，选用节能型变量泵，有效控制机械液压系统的整体能耗，增强其稳定性。在控制元件的选用过程中，要选择具有自动控制和自动调节功能的元件，有效提升机械液压系统运动的稳定性和准确性，实现对功率和能源的连续、变化控制，提升系统的稳定性与节能性。

2 提高液压泵的工作效率

机械液压系统的节能环保设计应将重点放在如何有效提升系统工作效率方面，在同样的输入功率条件下，使机械液压系统更高效地工作，这也是实现系统节能环保目标的重要途径。液压泵是机械液压系统的重要转换设备与装置，是机械液压系统中初次能量传递的关键节点，因此，液压泵对机械液压系统的运行和节能目标实现有着非常重要的影响。在机械液压系统节能环保设计工作中，要从几个层面考虑液压泵的选用：第一，要综合考虑机械液压系统的工作总效率，液压泵的设计要立足于有效提升机械液压系统的动力水平，做到对各种环境、各类型工作的有效适应，防止在高负荷和长时间的系统运行中，出现系统损坏和功率输出下降等问题。在稳定整个机械液压系统的同时，有效控制浪费与污染问题。第二，要平衡机械液压系统正常运行与节能环保目标的动态关系。液压泵的设计既应确保系统的正常运行，实现各类条件下的稳定、连续工作，也应留有一定的功率和效率空间，以便提升机械液压系统的运行效率，实现节能环保的设计意图。第三，控制机械液压系统液压泵的参数。一方面要控制液压泵的结构形式，使其适应机械液压系统的特点，在有效融入系统的同时，实现稳定、连续、高效的工作效率。另一方面，要控制液压泵的转数，避免液压泵在1 800 r/min以上转速出现的泄漏、不稳定等问题。第四，要加强液压泵油品的选择，特别是在油质的黏度上，要进行合理设计，有效控制液压泵内部因摩擦产生的压力损失，逐步提升液压泵的工作效率，实现机械液压系统的节能环保运行。

3 做好机械液压系统的抗泄漏设计

机械液压系统节能环保设计要从系统组成的角度出发，分析机械液压系统可能产生的污染问题，在设计过程中，有效优化机械液压系统体系，强化机械液压系统的关键结构和部位，确保机械液压系统处于稳定状态，避免机械液压系统泄漏，提升机械液压系统的稳定性，进而控制机械液压系统工作中的能耗，防止机械液压系统作业对环境造成污染和破坏。避免机械液压系统泄漏是节能环保设计的出发点，既要防止机械液压系统的内部泄漏，也要防止机械液压系统的外部泄漏。在机械液压系统设计中，要强化系统结构，有效预防薄弱部位产生的结构性、系统性泄漏。在倡导节能环保设计的今天，要做好机械液压系统的材料性质控制，选用高分子、高强度的材料作为机械液压系统的组件和密封材料，提升机械液压系统的整体强度，有效预防和改善机械液压系统中的泄漏问题，实现节能环保目标。在机械液压系统的节能环保设计中，要控制系统和部件间的间隙，重点对补偿量、热胀系数、形变系数、材质强度等参数和性质加以控制，确保机械液压系统能够有效控制相关变量和参数，减少间隙，减少机械液压系统内外泄漏量，选用具有高耐久性和高稳定性的密封件，提升机械液压系统的结构稳定性，有效预防泄漏。在机械液压系统中，要充分考虑机械液压系统的制造、装备、运行、维护等细节问题，全面严格控制可能引起泄漏的各类因素，特别是要对机械液压系统的表面形式、加工尺寸、几何形状、表面光滑度等重要要素进行控制，应用成熟、稳定的工艺，有效确保机械液压系统的稳定、连续、安全工作状态，避免人为因素或泄漏引发的环境污染问题。在机械液压系统设计中，要强调节能环保目标，还应控制液压油的选择，有效提高液压油的适应性，减少高压泄漏和温度敏感性过高等问题，在持续传动、有效剪切速度的条件下，防止机械液压系统出现泄漏与污染问题。

4 优化机械液压系统的功率匹配

机械液压系统节能环保设计的中心是动力源与负载工作，机械液压系统节能环保设计是否成功，主要取决于功率、效率等发动机关键参数的选择。在机械液压系统设计中，应平衡系统内部传动、系统功率输出等关键参数的关系，避免出现“大马拉小车”的问题，要将节能环保设计的重点放在功率匹配元件和控制方面，设计要以低能耗、低污染为出发点，加强动力源的种类、功率和结构设计，有效减少系统不连续工作、超负荷工作产生的污染、能耗问题，减少机械液压系统的不稳定输出问题，有效提升机械液压系统的稳定性，确保实现系统的节能环保目标。在环保设计中，动力源可选用节能型发动机，以保证机械液压系统的稳定运行。

5 提高机械液压系统的节能水平

要做好机械液压系统的节能控制，这是机械液压系统节能环保设计的关键。在机械液压系统高效节能设计过程中，要有结构控制与目标控制意识，要综合系统构成和节能体系，将机械液压系统节能设计作为立足点，强化节能设计，实现生态环境保护。要将生态环境综合治理、机械液压系统节能环保设计有效整合，将设计工作转化为环境综合保护、减少污染、提升机械液压系统产品竞争力等部分，融合双泵分合流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术，优化机械液压系统设计工作。

6 结语

机械液压系统的发展必须以节能环保和绿色智能为前提，尽量在设计中突出节能效益和环保目标，建立机械液压系统的节能新体系，通过全面调节工作状况、使用状况、设备状况，设计出节能环保的机械液压系统，满足市场需求和社会发展需要，进一步提升机械液压系统的先进性、整合性，促进机械液压制造产业的跨越式发展。

[1] 郭研，王海兰，陶新良.工程机械液压系统可靠性设计分析[J].起重运输机械，2012，(04)：49-51.

[2] 吴国山.工程机械液压系统可靠性的设计与分析[J].科技致富向导，2013，(21)：303，314.

[3] 郭雄华，韩慧仙，曹显利.工程机械液压系统可靠性分析[J].制造业自动化，2010，(05)：225-227.

Research on energy-saving and environmental protection design of mechanical hydraulic system

SONG Yu,HU Zhong-wang

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

This paper puts forward the idea that the goal of energy saving and environmental protection must be adhered to in the design of mechanical hydraulic system. It puts forward to select mechanical hydraulic system components scientifically,improve the working efficiency of hydraulic pump of mechanical hydraulic system,enhance anti-leakage design of mechanical hydraulic system,and improve the level of energy efficiency of mechanical hydraulic system,hoping to make help for re-deconstructing the concept of environmental design of mechanical hydraulic system.

Mechanical equipment; Hydraulic system; Energy saving; Design; Anti-leakage; Power matching

2017-01-09

宋豫(1986-)，男，工程师，研究生。

TH137

A

1674-8646(2017)06-0118-02