液压系统功率匹配与节能技术的研究.pdfVIP

学兔兔 第3期 (总第160期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2010年 6月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMAT10N Jun． 文章编号：1672—64J 3(2OLO)03—0167-02 液压系统功率匹配与节能技术的研究 游明琳 ，吴永闯 (1．贵州师范大学，贵州 贵阳 550014；2．贵州大学，贵州 贵阳 550003) 摘要：功率不匹配是造成液压系统效率低的主要原因。提出了在负载自适应条件下实现发动机功率与负载匹配 的控制方法，揭示了液压系统节能的一种方法。 关键词：全局功率匹配；负载自适应；节能技术 中图分类号：TP271 ．31 文献标识码：B 0 引言 发动机与液压系统组成部分的简化模型及能量转 对于液压动力固定设备，过去节能都是从液压系 换过程见图1。 统本身的角度来考虑，努力减小液压系统自身的功率 损耗，包括液压元件的功率消耗和回路的功率损失。主 要从以下两方面入手：一方面是减小液压元件功率消 耗，进一步提高元件的功率效率，但是其空间相当小， 并且提高元件的功率效率对整机效率的贡献也不显 著；另一方面是设计合理的液压回路，尽量减小回路 图 1 发动机与液压系统组成部分的简化模型 的压力损失和流量损失，提高整机的功率效率。 由图1可见，发动机与泵是直接相连的，当不考 传统液压系统的设计主要考虑系统的工作能力、 虑机械传动效率时，发动机的输出功率尸 与泵的吸收 可靠性及成本，不注意系统的效率。系统的效率大多 功率P 相等，系统无功率损失。当工作时负载变化较 在50 左右，造成能量损耗过大，因此其节能的潜力 大，泵的出口压力又取决于负载，因此，如果在工作 很大。而造成液压系统效率低的根本原因是功率不匹 时对发动机一泵系统不进行控制，就会使发动机的转 配，即系统的输出压力P 、输出流量Q 与执行元件所 速下降，或者会出现泵不能完全吸收发动机的输出功 需的压力P 、流量Q 不匹配。当流量不匹配，即Qs 率，造成功率损失。当负载变化即泵的出口压力发生 Q 时，则产生溢流损失；当压力不匹配，即 户 时， 变化时，实时调整泵的排量，使泵始终跟踪发动机的 则产生压力损失。因此要提高液压系统的效率，必须 输出扭矩，就可实现发动机与泵的功率匹配。 使系统的输入功率与执行元件的输出功率相匹配，其 2 负载与变量泵功率匹配 功率匹配程度愈高，系统效率愈高。 液压控制回路中，主要有溢流损失和节流损失两 1 功率匹配原理 种形式。由泵输出的工作介质经液压控制回路驱动工 功率匹配是把电机及整个动力传动链包括在内来 作装置时必然存在能头的损失，因此减少能头损失就 考虑(局限于液压系统的液压节能回路没有把电机的 可减少功率损失。根据执行机构所需流量实时调整变 效率特性包括进去)，使得电机提供的功率和负载所需 量泵的排量，使泵的排量与工作装置所需流量相匹配， 要的功率匹配。这种从系统的角度和全局的观点来考 减少节流损失，当然可减少功率损失，但这样将与控 虑液压动力设备的节能问题，就是使液压动力设备的 制发动机一泵的功率匹配时所调定的泵的排量发生矛 全局负载敏感和全局功率匹配，从而减小溢流损失和 盾，故难以实现。由图1可见，液压油是流经多路控 压力损失，提高液压传动系统的整体效率，并可减少