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技术文章

博士力士乐液压技术的发展动向

发布时间:2013-04-24 浏览次数:2653次

1前言
   液压传动具有易于实现直线运动、功率质量之比 大、动态响应快等优点,在工程机械、冶金、农林、试验 设备、航空航天、仿真运动平台和武器装备等领域得到 了广泛应用。液压传动作为动力传动与控制技术的重 要组成部分,对工业和国防领域的技术进步和发展起 到了很大的推动作用,是现代机械工程的基本要素和 工程控制的关键技术之一_。     但是,液压传动效率低、噪声大、成本高、泄漏污染 环境等缺点降低了它的竞争力,这些缺点明显地不适应 环保、节能、可持续发展的社会和工程需要。而电气传 动技术则具有环保、节能、远距离功率传输等优点,符合现代工业的发展潮流,特别是交流伺服电机、变频技术 已经取得了很大的进展,在中、小功率的动力传动范围 内对液压传动技术形成了有威胁挑战。如:锁模力 200 t以下的塑料注射机电气传动基本取代了液压传 动,采用电气传动的塑料注射机已占塑料注射机总销售 的60%~70%E ;在机床、机器人等工程领域中,电气传动已占主导地位;另外,在液压传动占优势的仿真运动平台和汽车转向器也开始出现了电气传动_2 。
   为提高液压传动的竞争力,扩大其应用领域,液压 传动应抓住主要的核心技术问题,改进技术,移植先进 的技术成果,不断改进自身缺点、发挥自身优势,使液 压传动创造新的活力,以满足未来发展的需要。液压 技术的发展动向主要有以下几方面。
2博世力士乐提高柱塞泵效率
   液压传动作为动力传动装置,包含了从机械能转换到液压能、液压能传输和从液压能再转换到机械能 并对外做功的过程;因此,在能量转换和传输过程不可
避免地存在能耗问题,其系统总效率等于液压泵站的效率、系统传输效率和实行机构效率3者的乘积。一般液压传动的效率为50%~70%,而某些行走机械上其效率则不到10%。因此,提高效率是液压技术必需解决的重要问题,也是提高其竞争力的有效措施。为此,需要采取的节能技术如下:
(1)力士乐液压泵的变量调节装置采用压力补偿、负载 传感系统,使它具有流量适应控制和负载压力自动补 偿功能,这样,效率可提高30%以上;如日本某企业生 产的比例压力流量控制变量柱塞泵用于塑料注射机, 可节省能耗达45%[ 。采用二次调节技术实现能量的再生控制,如挖掘机升降臂的多余能量和回转制动能量的再利用等。
(2)通常,液压泵和马达在小排量的使用工况下,其容积效率比较低,这限制了其排量工作范围。要提 高液压泵和马达的总效率并扩大其排量工作范围,重 点应研制新型密封和减摩材料,改进相对运动件间油 膜润滑设计方法,以有效地减少润滑泄漏损失,提高容积效率。
(3)采用先进的设计理念以尽量减少能量传输过程中功率损失。如:采用插装阀替代常规的圆柱滑阀以减少阀压力降损失和提高工作性能;采用集成元件和系统设计以减少管路压力损失;合理地设计管路管 径和管路布局以减少管路压力损失。
(4)提高效率的一个重要发展方向是采用容积调 速代替节流调速_4j。由于节流调速是基于压力损失的原理,即:式中:q为流量,C是流量系数, 是节流口面积,l0是液体密度,△p是节流口的压力损失;因此,节流调速必然存在原理性的压力损失,特别是在高压、大流量 的系统中表现更为明显。而采用改变液压泵和马达的排量来进行容积调速的系统,有节流损失,从而提高液压传动系统的效率。
(5)利用现有的先进技术,如采用交流变频调速 电机驱动定量液压泵,达到系统节能的目的。这种控制方法可根据系统压力、流量要求来控制电机转速,使功率消耗最少,可节省能耗达50%,而在系统保压时,电机以极低转速运行来补偿泄漏,使得系统发热小,并延长液压泵的使用寿命_4、7 J。
3博世力士乐注重系统设计
近年来,随着科技进步,新材料、新工艺、新技术和先进设计理念的应用,液压元件的质量、性能、可靠性、 使用寿命都有了很大提高。液压传动系统的应用除了 注重选用高质量的液压元件外,也更加注重系统整体匹配的合理性_4 J。液压系统设计的合理性、先进性直接影响到可靠性、节能、环保、使用寿命、成本以及维护性能等。液压系统设计具有很强的工程性和实践性,但又离不开科学研究和理论的引导作用,一个好的液压系统设计是通过理论、科学研究和工程实践经验的有机结合来实现的。主要的问题有以下几方面:
(1)在满足使用性能的前提下,实现系统的简单 化、集成化和模块化,以提高系统的可靠性、操作性和 维护性。比如系统设计应尽量减少接头和密封环节;管路布局应可靠并防止出现共振;对于一些小型液压泵站,出现了电机和变量泵共用同一根轴,周围用油箱包起来组成一体化产品,实现了55 dB以下的低噪声,而且电机后部装有空冷式冷却器,油温可控制在室温加12℃以内 J。
(2)系统的压力、流量、油液温度以及蓄能器的容量和充气压力等工作参数需要进行合理设计,以提高系统的可靠性、节能并延长使用寿命。另外,采用高架油箱以改善液压泵的吸油性能;大排量液压泵采用低 转速运行方式以降低液压泵的噪声。
(3)技术设计方案应充分考虑满足系统的节能和环保要求,降低成本,以增强竞争力。
(4)充分借鉴电子、控制、计算机和网络技术的研究发展成果,提高机电液一体化技术水平,以提高系统的可靠性,降低现场安装、调试、维护的费用,满足现代生产设备自动化、智能化和网络化的发展方向要求。
4博世力士乐注重环保
液压系统噪声大、泄漏污染环境多年来一直是液压技术难以解决的两大难题,这极大地影响了液压技术的竞争力。在实现新型工业化的过程中,噪声、环保问题已经引起社会和生产企业越来越大的关注,液压技术必须走低噪声、无污染的发展方向。
4.1降低噪声
噪声不但恶化工作环境、损害劳动者身心健康,而且还会影响生产设备的性能和使用寿命。因此,生产过程中的低噪声代表了现代工业的发展潮流。就液压系统而言,解决噪声问题主要从2个方面人手:一是液压泵噪声,二是系统总的噪声。
   液压泵的噪声主要有:其内部的压力和流量脉动 所产生的流体噪声,压力脉动所引起泵壳体、配流盘结构变形而产生的振动噪声,气蚀现象所产生的空气噪声。因此,降低液压泵的噪声应注重改进泵的结构设计使流体流动平稳,减少压力脉动;其次,提高液压泵壳体和配流盘(系统)结构刚度,以减少其变形所产的振动。例如力士乐企业M系列开式回路柱塞泵,通过改进液压泵的结构刚度设计后,其噪声降低了60%L3]。 降低噪声除选用低噪声液压泵外,另一个不容忽 视的重要噪声来源是系统总体设计不合理而产生的系 统应用噪声。解决系统应用噪声主要考虑以下几方面 的设计问题:
(1)使液压泵在低转速下运行,可降低原动机和 液压泵的噪声;
(2)采用高架油箱,改善液压泵的吸油条件,降低 液压泵的噪声;
(3)液压泵和驱动原动机采用弹性联轴节连接, 减少机械振动所产生的噪声;
(4)驱动原动机采用减震垫,减少振动噪声;
(5)采用高压软管和蓄能器,降低管路噪声;
(6)合理布局管路,防止管路共振。

本文为深圳市巨龙液压泵有限企业www.pumpjl.com技术部整理编辑,转载请注明出处。

 

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