液压系统绿色设计原则

1、目前，液压与气压传动分别在实现 高压、高速、 大功率、高效率、低噪声、长寿命、 高度集成化、小 型化与轻量化、一体化、执行件柔 性化等方面取得了 很大的进展。同时，由于它与微电 子技术密切配合， 能在尽可能小的空间内传递出尽 可能大的功率并加以 准确地控制，从而更使得它在各行 各业中发挥出了巨 db0132 dldxtsg 大作用。液压元件易于实现系列化、标准化 和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体 的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气 压传动控制结合起来，实现复杂 的运动和操作。 液压装置易于实现过载保护，能实现

2、自润滑，使 用寿命长。 液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁 换向。 液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速 范围大，对速度的调节还可以在 工作过程中进行。 在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力， 也就是说，在同等功率下，液压 装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有 大的功率密度或力密度，力密度 在这里指工作压力。 五.液压与气压传动的应用及 发展 火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞机起落架的收放装 及方向舵控制装置等。 军事工业用液压系统 甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器 例图 等。 船舶用液压系统 巨型天线控制装置、测量浮标、飞行器仿真台、升降 旋例图 特殊技

3、术用液压系统 发电厂用液压系统涡轮机（调速装置）、核发电厂等。 防洪闸门及堤坝装置（浪潮防护挡板）、河床升降装置、 例图 桥梁操纵机构和矿山机械（凿岩机）等 土木工程用液压系统 冶金机械（轧钢机）、提升装置（电极升降机）、轧辊 调整装置等。 钢铁工业用液压系统 工程机械（挖掘机）、起重机械（汽车吊）、建筑机械 例图 （打桩机）、农业机械（联合收割机）、汽车（转向器、 减振器）等。 行走机械用液压系统 塑料加工机械（注塑机）、压力机械（锻压机）、重型 例图 机械（废钢压块机）、机床（全自动转塔车床、平面磨 床）等。 一般工业用液压系统 液压与气压传动发展 如果从仃世纪帕斯卡提出静压传递原理、18

4、世纪 英国制成世界第一 台水压机算起，液压传动 已有二百多年的历史。但 是由于当时没有成熟的液 压传动技术和液压元件， 因此它没有得到普遍的应 用。随着科学技术的不断 发展，各行各业对传动技 术有了进一步的需求。特 别是在第二次世界大战期 间，由于军事上迫切地需 要反应快、重量轻、功率 大的各种武器装备，而液压传动技术正好具有这 方面的优势，所以获得 了较快的发展。在战后的50年中，液压传动技术 迅速地扩展到其他各个 部门，并得到了广泛的应用。 液压系统绿色设计原则 该设计原则是在传统液压系统设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学 原则的基础上纳入环境原则，并将环境原则置于优先考虑的地

5、位。 液压系统设计的原则可概 括如下： (1) 资源最佳利用率原则 少用短缺或稀有有原材料，尽量寻找其代用材料，多用废料，余料或回收材料作为 原材料；提高产品的可靠性和使用寿命； 尽量减少产品中材料的种类，以利于产品废弃后的 有效回收等。 (2) 能量损耗最少原则 尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收或无法回收的材料；在保证产品耐用的 基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减少产品使用过程中的能量消耗。 (3) 零污染原则 尽量少用或不用有毒有害的原材料。 (4) 技术先进性原则 优化产品性能，在结构设计中树立“小而精”的设计思想，有同一性能情况下，通 过产品的小型化尽量节约资源的使用量，如采

6、用轻质材料，去除多余的功能、避免过度包装 等，减轻产品重量；简化产品结构，提倡“简而美”的设计原则，如减少零部件数目，这样 既便于装配、拆卸，又便于废弃后的分类处理；采用模块化设计，此时产品是由各功能模块 组成，既有利于产品的装配、拆卸， 又便于废弃后的回收处理，在设计过程中注重产品的多 品种及系列化；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，简化拆卸过程，如结构 设计时采用易于拆卸的连接方式、减少紧固件用量、尽量避免破坏性拆卸方式等；尽可能简 化产品包装且避免产生二次污染。 (5) 整体效益最佳原则 考虑产品对环境产生的附加影响，提供有关产品组成的信息，如材料类型及其回收 再生性能等。

7、液压系统绿色设计策略 (1) 工作介质污染控制 液压系统一思想污染物、入侵污染物和生成污染物。在产品设计过程中应本着预防 为主、治理为辅的原则，充分考虑如何消除污染源，从根本上防止污染。 在设计阶段除了要合理选择液压系统元件的参数和结构外，可采取以下措施控制污 染物的影响。在节流阀前后装上精滤油器，滤油器的精度取决于控制速度的要求。 所有需切 削加工的元器件，孔口必须有一定的倒角，以防切割密封件且便于装配。所有元器件、配管 等在加工工序后都必须认真清洗，消除毛刺、油污、纤维等；组装前必须保持环境的清洁， 所有元器件必须采用干装配方式。装配后选择与工作介质相容的冲洗介质认真清洗。投入正 常使用时

8、，新油加入油箱前要经过静置沉淀，过滤后方可加入系统中，必要时可设中间油箱， 进行新油的沉淀和过滤，以确保油液的清洁。 工作介质污染的另一方面是介质对外部环境的污染。应尽量使用高黏度的工作油, 减少泄漏；尽快实现工程机械传动装置的工作介质绿色化，采用无素液压油；开发液压油的 回收再利用技术；研制工作介质绿色添加剂等。 (2) 液压系统噪声控制 液压系统噪声是对工作环境的一种污染，分机械噪声和流体噪声。在液压系统中， 电动机、液压泵和液压马达等的转速都很高，如果它们的转动部件不平衡，就会产生周期性 的不平衡力，引起转轴的弯曲振动。 这种振动传到油箱和管路时，会因共振而发出很大的噪 声，应对转子进行

9、动平衡试验，且在产品设计时应应注意防止其产生共振。机械噪声还包括 机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。因此，必须严格保证制造和安装的质量，产 品结构设计应科学合理。 在液压系统噪声中，流体噪声占相当大的比例，这种噪声是由于油液的流速、压力 的突变、流量的周期性变化以及泵的困油、气穴等原因引起的，以液压泵为例，在液压泵的 吸油和压油循环中， 产生周期性的压力和流量变化，形成压力脉动，从而引起液压振动，并 经出油口传播至整个液压系统，同时，液压回路的管路和阀类元件对液压脉动产品反射作用， 在回路中产生波动，与泵发生共振，产生噪声。 开式液压系统中混入了大约 5%的空气。当系统中的压力低于空气

10、分离压时，油中 的气体就迅速地大量分离出来，形成气泡，当这些气泡遇到高压便被压破，产生较强的液压 冲击。因此在设计液压泵时，齿轮泵的齿轮模数应量取小值，齿轮取最大数，卸荷槽的形状 和尺寸要合理，以减小液压冲击；柱塞泵的柱塞数的确定应科学合理，并在吸、压油配流盘 上对称的开出三角槽，以防柱塞泵困油；为防止空气混入，泵的吸油口应足够大，而且应没 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气，为减少液压冲击，可以延长 阀门关闭时间，并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器，以吸收压力波；另外，增大管 径和使用软管，对减少和吸收振动都很有效。 (3) 液压元件的连接与拆卸性的设计 液压系统设计

11、应尽量提高液压系统的集成度，采用原则是对多个元件的功能进行优 化组合，实现系统的模块化，并尽可能使液压回路的结构紧凑，如减小液压元件间的连接, 设计易于拆卸的元件等。在满足其功能的基础上，设计的重点是液压元件地连接技术，不同 连接结构的装配和拆卸的复杂程度不同，焊接连接的装配和拆卸的复杂程度最高，易导致零 部件破坏性拆卸，螺钉连接的装配容易而可拆卸程式度要受环境影响，如果生锈则会导致拆 卸复杂，铆钉连接的机械装配性较好但拆卸复杂，嵌人咬合是装配性的拆卸性均较好的一种 连接方式，但在连接强度要求高的情况下，其连接的安生性降低。 为了使液压系统结构更紧凑，根据其安装型式的不同，阍类元件可制成各种结

12、构型 式；管式连接和法兰式连接的阀；插装阀便于将几个插装式元件组合成复合阀，板式连接的 普通液压阀可安装到集成块上，利用集成块上的孔道实现油路间的连接，或可直接将阀做成 叠加式结构即叠加阀， 叠加阀上有进、出油口及执行元件的接口、其接头可做成快速双向接 头，提高装配性和可拆卸性。 (4) 液压系统的节能设计 液压系统的节能设计不但要保证系统的输出功率要求，还要保证尽可能经济、有效 的利用能量，达到高效、 可靠运行的目的，液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油 温升高、油液变质，导致液压设备发生故障。因此，设计液压系统时必须多途径地降低系统 的功率损失。 在元件的选用方面，应尽量选用那些效率高、能耗低的元件，如选用效率较高的变 量泵，可根据负载的需要改变压力，减少能量消耗，选成集成阀以减少管连接的压力损失， 选择压降小、可连续控制的比例阀