液壓系統(tǒng)環(huán)保綠色設(shè)計的幾個要點
1、工作介質(zhì)污染控制;
液壓系統(tǒng)一思想污染物、入侵污染物和生成污染物。在產(chǎn)品設(shè)計過程中應(yīng)本著預(yù)防為主、治理為輔的原則,充分考慮如何消除污染源,從根本上防止污染。
在設(shè)計階段除了要合理選擇液壓系統(tǒng)元件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)外,可采取以下措施控制污染物的影響。在節(jié)流閥前后裝上精濾油器,濾油器的精度取決于控制速度的要求。所有需切削加工的元器件,孔口必須有一定的倒角,以防切割密封件且便于裝配。所有元器件、配管等在加工工序后都必須認(rèn)真清洗,消除毛刺、油污、纖維等;組裝前必須保持環(huán)境的清潔,所有元器件必須采用干裝配方式。裝配后選擇與工作介質(zhì)相容的沖洗介質(zhì)認(rèn)真清洗。投入正常使用時,新油加入油箱前要經(jīng)過靜置沉淀,過濾后方可加入系統(tǒng)中,必要時可設(shè)中間油箱,進(jìn)行新油的沉淀和過濾,以確保油液的清潔。
工作介質(zhì)污染的另一方面是介質(zhì)對外部環(huán)境的污染。應(yīng)盡量使用高黏度的工作油,減少泄漏;盡快實現(xiàn)工程機(jī)械傳動裝置的工作介質(zhì)綠色化,采用無素液壓油;開發(fā)液壓油的回收再利用技術(shù);研制工作介質(zhì)綠色添加劑等。
2、液壓系統(tǒng)噪聲控制
液壓系統(tǒng)噪聲是對工作環(huán)境的一種污染,分機(jī)械噪聲和流體噪聲。在液壓系統(tǒng)中,電動機(jī)、液壓泵和液壓馬達(dá)等的轉(zhuǎn)速都很高,如果它們的轉(zhuǎn)動部件不平衡,就會產(chǎn)生周期性的不平衡力,引起轉(zhuǎn)軸的彎曲振動。這種振動傳到油箱和管路時,會因共振而發(fā)出很大的噪聲,應(yīng)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡試驗,且在產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)應(yīng)注意防止其產(chǎn)生共振。機(jī)械噪聲還包括機(jī)械零件缺陷和裝配不合格而引起的高頻噪聲。因此,必須嚴(yán)格保證制造和安裝的質(zhì)量,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)科學(xué)合理。
在液壓系統(tǒng)噪聲中,流體噪聲占相當(dāng)大的比例,這種噪聲是由于油液的流速、壓力的突變、流量的周期性變化以及泵的困油、氣穴等原因引起的,以液壓泵為例,在液壓泵的吸油和壓油循環(huán)中,產(chǎn)生周期性的壓力和流量變化,形成壓力脈動,從而引起液壓振動,并經(jīng)出油口傳播至整個液壓系統(tǒng),同時,液壓回路的管路和閥類元件對液壓脈動產(chǎn)品反射作用,在回路中產(chǎn)生波動,與泵發(fā)生共振,產(chǎn)生噪聲。開式液壓系統(tǒng)中混入了大約5%的空氣。當(dāng)系統(tǒng)中的壓力低于空氣分離壓時,油中的氣體就迅速地大量分離出來,形成氣泡,當(dāng)這些氣泡遇到高壓便被壓破,產(chǎn)生較強(qiáng)的液壓沖擊。因此在設(shè)計液壓泵時,齒輪泵的齒輪模數(shù)應(yīng)量取小值,齒輪取最大數(shù),卸荷槽的形狀和尺寸要合理,以減小液壓沖擊;柱塞泵的柱塞數(shù)的確定應(yīng)科學(xué)合理,并在吸、壓油配流盤上對稱的開出三角槽,以防柱塞泵困油;為防止空氣混入,泵的吸油口應(yīng)足夠大,而且應(yīng)沒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氣,為減少液壓沖擊,可以延長閥門關(guān)閉時間,并在易產(chǎn)生液壓沖擊的部位附近設(shè)置蓄能器,以吸收壓力波;另外,增大管徑和使用軟管,對減少和吸收振動都很有效。
3、液壓元件的連接與拆卸性的設(shè)計
液壓系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)盡量提高液壓系統(tǒng)的集成度,采用原則是對多個元件的功能進(jìn)行優(yōu)化組合,實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化,并盡可能使液壓回路的結(jié)構(gòu)緊湊,如減小液壓元件間的連接,設(shè)計易于拆卸的元件等。在滿足其功能的基礎(chǔ)上,設(shè)計的重點是液壓元件地連接技術(shù),不同連接結(jié)構(gòu)的裝配和拆卸的復(fù)雜程度不同,焊接連接的裝配和拆卸的復(fù)雜程度最高,易導(dǎo)致零部件破壞性拆卸,螺釘連接的裝配容易而可拆卸程式度要受環(huán)境影響,如果生銹則會導(dǎo)致拆卸復(fù)雜,鉚釘連接的機(jī)械裝配性較好但拆卸復(fù)雜,嵌人咬合是裝配性的拆卸性均較好的一種連接方式,但在連接強(qiáng)度要求高的情況下,其連接的安生性降低。
為了使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊,根據(jù)其安裝型式的不同,閽類元件可制成各種結(jié)構(gòu)型式;管式連接和法蘭式連接的閥;插裝閥便于將幾個插裝式元件組合成復(fù)合閥,板式連接的普通液壓閥可安裝到集成塊上,利用集成塊上的孔道實現(xiàn)油路間的連接,或可直接將閥做成疊加式結(jié)構(gòu)即疊加閥,疊加閥上有進(jìn)、出油口及執(zhí)行元件的接口、其接頭可做成快速雙向接頭,提高裝配性和可拆卸性。
4、液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計不但要保證系統(tǒng)的輸出功率要求,還要保證盡可能經(jīng)濟(jì)、有效的利用能量,達(dá)到高效、可靠運(yùn)行的目的,液壓系統(tǒng)的功率損失會使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì),導(dǎo)致液壓設(shè)備發(fā)生故障。因此,設(shè)計液壓系統(tǒng)時必須多途徑地降低系統(tǒng)的功率損失。
在元件的選用方面,應(yīng)盡量選用那些效率高、能耗低的元件,如選用效率較高的變量泵,可根據(jù)負(fù)載的需要改變壓力,減少能量消耗,選成集成閥以減少管連接的壓力損失,選擇壓降小、可連續(xù)控制的比例閥等。
采用各種現(xiàn)代液壓技術(shù)也是提高液壓系統(tǒng)效率、降低能耗的重要手段,如壓力補(bǔ)償控制、負(fù)載感應(yīng)控制以及功率協(xié)調(diào)系統(tǒng)等,采用定量泵+比例換向閥、多聯(lián)泵(定量泵)+比例節(jié)流溢流閥的系統(tǒng),效率可以提高28%~45%,采用定理泵增速液壓缸的液壓回路,系統(tǒng)中的溢流閥起安全保護(hù)作用,并且無溢流損失,供油壓力始終隨負(fù)載而變,這種回路具有容積調(diào)速以及壓力自動適應(yīng)的特性,能使系統(tǒng)效率明顯提高。
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