摘要：该文对液压系统功率损耗原因进行分析，介绍了液压系统节能设计的方法，从而提高液压系统的能量利用率，达到液压系统节能的目的。
关键词：液压系统；节能；设计
前言：液压体系被大范围的使用，比如工程以及机床和航空等等的一些行业，不过它也面对一些不利现象，即利用率较低。在过去的体系之中，一般分析的是体系的功效和稳定性以及费用等等的一些要素，不关注其具体的能耗现象。很多区域都面对着能量的耗损问题，这些耗损的能量必然会导致体系散热，而且为了确保优秀的活动油温，又要使用合理的降温方法，此时就容易导致耗能现象出现。所以，要积极地对体系开展节能活动。
1液压系统功率损耗分析
液压系统的能量损失是损失的压力，它会使液压能转化为热能，这不仅浪费了大量能源，也会造成系统的温度，特别是急剧恶化老化会使工作液。
（1）动力元件的能量损失
动力元件即液压泵，是产生压力流量的元件。它能将原动机的机械能转变为液压能，在这个过程中能量损失主要由于泄漏引起的体积损失和机械损失由摩擦引起的，分别利用容积效率、机械效率和表达，泵的总效率等于容积效率乘以机械效率。液压泵的总效率对整个系统的总效率有很大的影响，它不仅与液压泵的类型，和液压泵运行条件和磨损。
（2）执行元件的能量损失
执行元件主要指各种液压缸和液压马达，其中的液压能转换成机械能的过程，与电源组件有一个体积损失和机械损失。
（3）控制元件的能量损失
控制元件主要指各类液压控制阀，它们是水阻力。虽然他们可以实现手段的信号转换，测试和调整等方面的控制，但液体流动的液体通过电阻时可产生压降，这是必然结果，能耗，系统总效率。
（4）辅助元件的能量损失
辅助元件有油管及管接头、密封件、油箱和蓄能器等，当然具体的系 统中所使用的辅助元件不同，这要根据系统的布局而定。辅助元件的能量损失主要是节流损失，这对系统的总效率也有较大的影响。
（5）系统结构与布局造成的能量损失
为克服阻力管，液体流动会消耗一部分能量，系统结构和布局不同，能量损失也不同。一般情况下，更复杂的结构，液压系统，液压元件越多，能量损失就越大。主要因为液流在管道中流动时的两种能量损失，即液流流经直管时的沿程阻力损失和流经弯头、阀门等时的局部阻力损失。
2液压系统节能的主要措施
根据上述液压系统能量损失的原因，在设计液压系统时，我们可以采取相应的措施来减少系统的能量损失，提高系统的效率，达到节能的目的。
（1）液压泵的选择
液压泵对液压系统的总效率影响很大，而液压泵效率的高低主要取决于该元件的结构设计。在系统选用液压泵时，要注意泵的规格与其配套设备要匹配，在负载小，功率小的机械设备中，可用齿轮泵；在负载较大并有快速和慢速工作行程的机械设备中可使用节能的限压式变量叶片泵；负载大，功率大的机械设备中可使用变量柱塞泵；而机械设备的辅助装置，如送料、夹紧等不重要的地方，可使用廉价的齿轮泵。
以节能的观点出发，应依次选择柱塞泵、叶片泵和齿轮泵，当然也同时要考虑到经济性与实用性以满足实际需要。
目前，在液压系统中大多采用变量泵，这类泵能够根据工况的要求自动调节排量的大小，减少流量损失，从而提高整个液压系统的效率，减少能量的损耗。
（2）液压马达及液压缸
液压马达在系统中把液压能转换成机械旋转运动，液压缸则在系统中把液压能转换成机械直线运动。造成它们能量损耗的原因主要是内泄漏和机械摩擦。在设计时应注意优化结构、改善工艺，同时提高材料性能并注意两者之间的匹配，对于要求快慢交替工作的液压系统，可设计复合缸。
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（3）液压源的选择
在选用液压源时，应先对液压系统进行工况分析，以查明一个循环中负载压力、流量和功率的分布及要求，为选择液压源提供技术依据。为了提高系统的效率，达到节能的目的，在现代液压系统中出现了如压力补偿控制、负载感应控制、功率协调等高效液压系统。它们能使液压系统的动力源供应的压力和流量自动与执行元件负载的变化相适应。可以使系统效率提高28%～ 45%，节能效果十分的明显。
（4）辅助元件的选用
在液压系统中，控制元件不进行能量的转换，但液压油经过阀类都会受到流阻，造成压力损失，降低系统效率。执行元件应根据其在系统中的工作位置和最大流量、最高压力来确定规格。在相同负载条件下，选择比例阀可以采用较低的供油压力，从而减小功率的损耗。较新型的集成阀明显起到节能的效果，若条件不允许也可采用元件集成式连接来替代。
（5）液压辅助元件的选择
液压系统的辅助元件，是指除液压动力元件，执行元件和控制元件以外的其它各类组成元件，如管件、油箱、过滤器、密封装置、压力表和蓄能器等，它们虽被称为辅助装置，但对液压系统的工作性能同样起到了重要作用。因此在液压系统的节能设计方面，也要注意到液压辅助元件的正确选择。
①管路和管接头
在液压系统中，吸油管路和回油管路根据系统的需要可采用无缝钢管，也可以使用铜管或高压软管等。在系统的节能设计中，管路内径选择十分重要，管路内径的选择要以降低流动造成的压力损失为前提，液压管路中液体的流动多为紊流，压力损失正比于液体在管道中的平均流速，因此要根据流速来确定管径。同时在装配液压系统时，油管的弯曲半径不能太小，一般应为管道半径的3～ 5倍。应尽量避免小于90°的弯管。
液压系统中油液的泄漏大多发生在管路的连接处，所以管接头的重要性不容忽视，管接头必须在强度足够的条件下能在振动、压力冲击下保持管路的密封性。在高压处不能向外泄漏，在有负压的吸油管路上不允许空气向内渗入，从而保证系统的能量损失不会很大。
②密封是解决液压系统泄漏问题的最重要、最有效的手段。液压系统如果密封不良，可能出现不允许的内外泄漏，使液压容积系数下降，设备工作效率降低，不仅浪费能源，而且对环境造成污染，所以解决密封问题不仅具有节能意义，而且可以减少环境污染。
③蓄能器是液压系统中的储能元件，可以用来存储或回收能量，作为系统的辅助动力源，与液压泵一起向系统供油。对于低压大流量的液压系统，一般采用大流量的液压泵，如果采用低压蓄能器来增加短时大流量，可以大大节省能源，降低温升，同时蓄能器也能缓和冲击、吸收压力脉冲，是系统运行更平稳。
（6）液压油的选择
液压油在系统中是传递动力的介质，同时还具有润滑、冷却以及防锈的作用。在选择液压油的时候，最重要的指标就是液压油黏度。设计时需选择黏度适中的液压油：黏度越大，系统中液流压力损失和发热量就越大，系统效率也就越低；黏度越小，泄漏也就越大，同样会影响系统的效率。通常在系统中液压泵的工作条件是最为恶劣的，压力高、转速高、温度高，而且工作油液在吸入和压出泵体时都要受到剪切力的作用，所以在设计时也需要综合考虑液压油所受影响，使总效率达到最佳值。
3结语
通过合理的设计可以降低液压系统的系统造成的能量损失。在满足使用要求的前提下，通过合理的选择效率高的液压元件，选择适当的节能电路，优化结构和布局合理，降低了系统的液压系统能量损耗，具有较高的效率，以达到节约能源的目的。
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论文作者:唐沛元
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/9
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