摘要：液压传动系统指的是运用液体的压力来实现对能量的传递、转化以及控制，其本身功率密度大、自动性好、调节范围广、控制性能好，因此，在冶金领域以及工程领域得到了极为广泛的运用。液压系统应用中具有一定的优势，但同时还具有一定的不足，比如其工作效率相对较低、温度升高较快等，这样就会对系统的安全性与稳定性造成一定影响，导致能源和资源的浪费。有鉴于此，本文对液压机技术在工程机械领域中的运用展开了一些分析，希望能够给同行业工作者提供一定的借鉴与参考。
关键词：工程机械；液压系统节能技术；发展现状；趋势
液压机是液压技术应用的重要领域，液压机液压系统具有装机功率大、工作压力高、流量大、高频率的特点，由于液压系统的总效率低，大型液压机功率消耗很大，电动机功率的有效利用率有时还不到60%。所以，研究液压机液压系统节能技术，对于节能降耗、保护环境具有重要意义。本文提出一些在液压机液压系统节能方面的观点，与从事液压机节能技术研究的同仁分享。
1 液压机液压系统能耗分析
液压机液压系统能耗形式主要分为两类：①液压系统能耗，是指液压元件、系统的能源消耗，例如液压能通过元件的内泄漏、外泄漏、压力损失、管道损失、溢流、节流等形式，特别是由于系统设计和元件配置不合理产生的功率损耗；②压机运动能耗，是指一些不对工件做功的机械动作产生的能耗，例如液压机滑块的快速下降，导致滑块的势能转换为热能消耗，滑块的势能并没有为工件成形作出任何贡献。
1.1 液压系统能耗
（1）内泄漏。各类液压元件都是由相对运动的配合零件组成，它们之间存在着间隙，在间隙两端压差的作用下，必然存在着泄漏。通常系统中所用的溢流阀的阀口经过长期高压油的冲刷，形成了气蚀破坏，阀口存在长期隐性的泄漏，尤其在高压情况下泄漏量很大。
（2）外泄漏。元件、零部件的结合面、管路连接处、相对运动部件等由于密封不严，如阀的结合面、管接头、泵马达的轴封、油缸活塞杆等处，产生外泄漏而导致能耗。
（3）压力损失。压力损失在液压系统中无处不在，阀口处、管路、管路连接处、管路弯头、变径处，等。由于压力损失的存在导致能耗，使油液发热。
（4）溢流、节流损失。系统中的溢流阀若经常处于溢流状态的话，将会造成很大的能量损耗；一些系统采用节流调速，也会产生较大的能量损耗，特别是在一些高压大流量的场合，耗能非常大。
（5）压机的保压过程有时采用开泵保压。
（6）液压油发热后，需要消耗一定的能量将热量散去使油温降低到正常水平。
1.2 压机运动能耗
1.2.1 滑块快速回程
一台液压机的滑块往往几十吨重，每次压制工件完毕后需要回程，此时液压系统所提供的能量仅仅把滑块位置提高了，所消耗的能量仅用于提高了滑块的势能，对制造产品而言，可以认为是无用功。为了量化这个过程所消耗的能量，用我们最熟悉的功率单位来间接表达能量的消耗。假设压机的滑块重量是30t，滑块从下端提起，提起速度为250mm/s，在不考虑摩擦损耗和加减速情况下，按功率计算方法，提升这样一个滑块需功率约为74kW，可见其功率消耗非常之大。
1.2.2 滑块快速下降
同上所述，同一个滑块，在滑块快速下降速度与快速上行速度相同时，不考虑摩擦等因素，其势能做功的功率与滑块快速上升所消耗的功率是一样的，只不过耗能形式变为滑块的势能在下降过程中被液压系统的节流阀或背压阀所消耗变成了液压油的热量增加。
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1.2.3 压机工作循环间隙
液压机动作循环衔接的间隙，液压泵处于卸荷状态，电动机仍处于运转状态，液压泵在卸荷状态时，液压油经电磁溢流阀卸荷一般会有0.3MPa 的残余压力，对于大型液压机，泵的流量比较大，如一台250 排量的泵，卸荷空载运行再加上电动机自身的空载运行电流，相当于一台5kW 的电动机在运行。对于高速大规格的液压机，通常配置十几台或几十台这样的泵，其空载能耗可想而知。
1.2.4 液压垫
对于单动板冲液压机，下缸的作用除了作为顶出缸使用，其另一主要作用是做液压垫用，在拉伸成形时，液压垫缸在主缸下压的作用下，被动产生压边力以保证工件的成形，同时液压垫缸排出的高压液压油通过溢流阀溢流后回到油箱，这个过程中消耗大量能源，使液压油发热，同时还抵消拉伸缸的有效作用力。这部分消耗的能量通常是拉伸缸消耗能量的30%～40%，是液压机工作循环中耗能最大的环节。
1.2.5 保压
有些压机主缸有较高的保压要求，经常采用开泵保压的方式，这种方式往往伴随着较大的能量消耗。
1.2.6 滑块快降时主缸充液控制
对于快速锻造液压机，为了提高滑块的快速下行速度，有相当一部分压机采用了利用带压力的低压充液罐中的液压油为液压机主缸快速下降时进行充液。这种充液方式往往存在着一些安全隐患，同时这些装置比较庞大，制造成本高。我们通常采取的一种替代方式是用低压大流量的螺杆泵直接输出低压油为压机提供快速下降的动力，这种方式成本低，结构紧凑。由于螺杆泵是用电动机驱动的，为了压机工况的需要，螺杆泵的驱动电机在压机不需要快降时一直在运转，螺杆泵排出的低压油通过旁路回到油箱，这个过程就产生了一部分电机的无用功耗。
2液压机液压系统的节能措施
2.1节能液压元件的选择
通常，液压元件工作时与其他连接部位产生的能源泄漏、内摩擦和发热等，是其能耗的主要表现形式。其中，能耗损失最大的是液压泵和马达，各种阀类的损失居其次，如溢流阀的溢流损失、液压缸或马达回油路上设置的背压阀的压力损失等。节能型液压元件的采用是系统节能的重要手段，如负荷敏感式变量柱塞泵可以随着负荷的变化进行流量的自动调节；变截面液压缸可以避免采用大流量、大功率油泵后所带来的能源浪费；对自保持型电磁阀进行瞬间充电可以使其进行开关阀门动作的完成，且阀芯位置则不需要电量的维持；插装式锥阀可以最大幅度减少每条流道上串联阀的个数，简化主回路大流量。
2.2提高液压泵的总效率
泵对于液压系统的总效率影响较大，是系统初次能量的转换装置。要提高能源的利用效率，需选择合适的动力源。要有效提高液压泵的总效率，必须提升其容积率和机械效率。容积率和机械效率的提升取决于液压泵的结构形式，与使用压力、转速和液体的粘稠度等因素都有一定关系。
2.3泄漏的控制
内泄漏和外泄漏是油液泄漏的主要形式。外泄漏的形式是指液压油从系统中向环境泄漏；而内泄漏是指由于高低压侧的压力不同而存在压差、密封元件损坏等原因，造成系统内部的液压油从高压侧向低压侧流动。由于外泄漏可以直观予以观察，易引起重视，并能够对其进行及时处理。而内泄漏由于不可见，往往容易被忽视。要有效防止泄漏，需不断改进密封材料，应用兼容性强、耐磨性性高的材料。对系统进行改进，采用无外泄漏密封结构和密封系统，实现对泄漏量的最小化控制。
3、结束语
总之，在大型机械施工中会产生一定的环境污染，会降消耗大量的能源资源，所以，为了可以有效地节约能源降低消耗，减少对环境造成的污染，那么必须要采取一定的节能技术。
液压机液压系统如果能够综合利用这些节能新技术，将使液压机的能耗显著降低，对拉伸功能的液压机而言，能耗降低至少20~30%。这将明显改善液压机的运行状态，降低每个拉伸产品的单位成本，带来明显的经济效益和社会效益。
参考文献：
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论文作者:杨帮军
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/20
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