摘要：科学的液压系统具有耗能低、无污染等优势，符合我国的可持续发展理念与生态环保理念。笔者在本文中，分析液压系统节能环保设计原则，研究机械装备液压系统的节能环保设计，以期为相关业内同仁提供些许借鉴。
关键词：机械装备；液压系统；节能环保；设计
在设计机械液压系统的具体工作中体现节能环保设计理念，将节能设计、环境意识、环保技术、科技智造等理念全面地应用在机械液压系统设计的细节中，改变机械液压系统设计只注重功能，忽视环保的痼疾，用实际行动推进机械液压系统设计走向绿色、实用化、系统化的道路。
1 液压系统节能环保设计原则
该设计原则是在传统液压系统设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学原则的基础上纳入环境原则，并将环境原则置于优先考虑的地位。液压系统设计的原则可概括如下：
1.1 资源最佳利用率原则
少用短缺或稀有有原材料，尽量寻找其代用材料，多用废料，余料或回收材料作为原材料；提高产品的可靠性和使用寿命；尽量减少产品中材料的种类，以利于产品废弃后的有效回收等。
1.2 能量损耗最少原则
尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收或无法回收的材料；在保证产品耐用的基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减少产品使用过程中的能量消耗。
1.3 零污染原则
尽量少用或不用有毒有害的原材料。
1.4 技术先进性原则
优化产品性能，在结构设计中树立“小而精”的设计思想，有同一性能情况下，通过产品的小型化尽量节约资源的使用量，如采用轻质材料，去除多余的功能、避免过度包装等，减轻产品重量；简化产品结构，提倡“简而美”的设计原则，如减少零部件数目，这样既便于装配、拆卸，又便于废弃后的分类处理；采用模块化设计，此时产品是由各功能模块组成，既有利于产品的装配、拆卸，又便于废弃后的回收处理，在设计过程中注重产品的多品种及系列化；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，简化拆卸过程，如结构设计时采用易于拆卸的连接方式、减少紧固件用量、尽量避免破坏性拆卸方式等；尽可能简化产品包装且避免产生二次污染。
1.5 整体效益最佳原则
考虑产品对环境产生的附加影响，提供有关产品组成的信息，如材料类型及其回收再生性能等。
2 机械装备液压系统的节能环保设计
2.1 液压系统的节能设计
2.1.1 节能液压元件的选用
在机械设计的过程中，对节能的液压元件选择也十分的重要，其中以液压泵、马达损失最大，其次是各种阀类，如溢流阀的溢流损失，以及设在液压缸或马达回油路上的背压阀的压力损失等。常用的节能液压元件有限压式变量泵、恒功率变量泵、恒压式变量泵、蓄能器、电液伺服阀、集成阀、变截面液压缸等。采用节能型液压元件是系统的重要节能手段。如负荷敏感式变量柱塞泵可随负荷变化自动调节流量；变截面液压缸可有效地避免选用大流量、大功率油泵带来的能量浪费；自保持型电磁阀只需瞬间通电即可完成阀门开关动作，阀芯位置无需电来保持；插装式锥阀可将每条流道上串联阀的个数减到最小，使大流量的主回路得到简化。
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2.1.2 提高液压泵总效率
从机械的总体设计来看，泵是初次能量的转换装置，并且对液压系统的影响非常大，所以在设计的过程中，还要充分的考虑液压泵的工作总效率。综合的选择合适的动力源，全面的提高利用率。并提高其机械的综合效率。促进其在应用的过程中，有效的提升整个机械的工作效率。在一般的节能设计中，一般有：（1）选择合理的液压泵形式。一般压力在 2.5MPa以下时选用齿轮泵；在 2.5～6.3MPa范围内选用叶片泵；在 6.3MPa以上选用柱塞泵。（2）选择合理的液压泵转速。对提高效率而言液压泵存在一个最佳转速，一般在1000～1800r/min范围内。（3）选用粘度合适的液压油。高粘度油可使泄漏减少，容积效率提高，但内摩擦阻力增大，管道压力损失增加，机械效率降低，并导致泵的自吸能力下降。使用低粘度油时，情况正相反。
2.1.3 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。
2.1.4 提高机械液压系统的节能性
节能不但能提升机械液压系统的工作效率，有效控制机械液压系统的污染，还能提升机械液压系统的综合功能，因此要在设计中将机械液压系统节能性作为实现绿色发展的主要路径和方法。在机械液压系统元器件选择中应以高效率、节能化为价值取向，提升控制机械液压系统的变量维度，减少机械液压系统的能量损失，应用集成电路和智能技术实现机械液压系统元器件的节能性和环保性。现代液压技术和系统不但可以提升机械液压系统的效率，而且能有效控制机械液压系统的能耗，通过机械液压系统的压力补偿、荷载智能控制、功率实施调节等先进技术和设备的使用，达到机械液压系统运行的稳定和连续，提升机械液压系统的工作效率，在技术层面上确保效率的提升，实现机械液压系统节能、高效、绿色的设计目标。
2.2 液压系统的环保设计方法
环保方面，液压系统主要存在油液泄漏污染和噪音污染。针对不同的污染，人们要采取不同的预防措施。
2.2.1 油液泄漏污染
作为液压系统的三大顽疾之一，油液泄漏对工作环境造成极大的污染。虽然泄漏难以避免，但是人们可以采取预防措施。一是液压管路的连接避免使用过多的管接头进行转换，多一个连接点就多一个泄漏的风险；二是液压管路在布局时要考虑软管的弯曲半径，过小的弯曲半径会降低软管的使用寿命，使油管提前破裂产生喷漏油现象；三是管路的布局，在合适的位置，如油管转接处、弯曲处、长直线段，设置合适的管夹和支撑，以减少接头处或油管焊接处的漏油；对于易发生漏油的地方设置接油盘，将泄漏的油液加以回收，进行集中处理；五是未来可用水作为工作介质。
2.2.2 噪声污染
在液压系统的所有噪声中，人们要对流体产生的声音给予重视。在系统运行过程中，流速与压力发生变化，导致其出现周期性的气压变化，造成气压泵困油、气穴等，进而导致其出现噪音。人们可以采取以下措施来控制液压系统噪音。一是减少油内气体的进入，设计时要尽可能保障其有足够大的吸油口，使其油箱以下的深度能够保障其正常运行，以防止吸油不足产生吸空；二是降低液压的冲击，设计者可以增加阻力，控制阀门的关闭时间，在液压容易产生冲击的部位安装蓄能器等装置，有效降低压力冲击；三是通过增大管径和软硬管配合使用，可达到减少振动频率和减弱振动强度的目的。
综上所述，节能环保设计在液压系统中已得到较为广泛、深入的应用。节能和环保是相辅相成的，相互促进的。这种低损耗、低污染的节能环保设计，已经取得了突出的经济效益。
参考文献
[1]王瑞霞，冯俊.对于工程机械液压系统节能设计的研究[J].时代农机，2016（4）.
[2]张莹莹，陈建勇.工程机械液压系统的节能设计[J].魅力中国，2016（6）.
论文作者:姚艳伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2019/1/4
标签：液压系统论文; 节能论文; 机械论文; 原则论文; 产品论文; 液压泵论文; 液压论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;