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液壓系統(tǒng)的綠色設計

2020-02-26 [1521]

液壓系統(tǒng)的綠色設計

1、液壓系統(tǒng)綠色設計原則

該設計原則是在傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)設計中通常依據(jù)的技術原則、成本原則和人機工程學原則的基礎上納入環(huán)境原則,并將環(huán)境原則置于優(yōu)先考慮的地位。液壓系統(tǒng)設計的原則可概括如下:

   (1)資源利用率原則

  少用短缺或稀有有原材料,盡量尋找其代用材料,多用廢料,余料或回收材料作為原材料;提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命;盡量減少產(chǎn)品中材料的種類,以利于產(chǎn)品廢棄后的有效回收等。

  (2)能量損耗原則

  盡量采用相容性好的材料,不采用難以回收或無法回收的材料;在保證產(chǎn)品耐用的基礎上,賦予產(chǎn)品合理的使用壽命,努力減少產(chǎn)品使用過程中的能量消耗。

  (3)*原則

  盡量少用或不用有毒有害的原材料。

  (4)技術先進性原則

  優(yōu)化產(chǎn)品性能,在結構設計中樹立“小而精”的設計思想,有同一性能情況下,通過產(chǎn)品的小型化盡量節(jié)約資源的使用量,如采用輕質材料,去除多余的功能、避免過度包裝等,減輕產(chǎn)品重量;簡化產(chǎn)品結構,提倡“簡而美”的設計原則,如減少零部件數(shù)目,這樣既便于裝配、拆卸,又便于廢棄后的分類處理;采用模塊化設計,此時產(chǎn)品是由各功能模塊組成,既有利于產(chǎn)品的裝配、拆卸,又便于廢棄后的回收處理,在設計過程中注重產(chǎn)品的多品種及系列化;采用合理工藝,簡化產(chǎn)品加工流程,減少加工工序,簡化拆卸過程,如結構設計時采用易于拆卸的連接方式、減少緊固件用量、盡量避免破壞性拆卸方式等;盡可能簡化產(chǎn)品包裝且避免產(chǎn)生二次污染。

2、液壓系統(tǒng)綠色設計策略

  (1)工作介質污染控制

  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)品設計過程中應本著預防為主、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。

  在設計階段除了要合理選擇液壓系統(tǒng)元件的參數(shù)和結構外,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相容的沖洗介質認真清洗。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,必要時可設中間油箱,進行新油的沉淀和過濾,以確保油液的清潔。

  工作介質污染的另一方面是介質對外部環(huán)境的污染。應盡量使用高黏度的工作油,減少泄漏;盡快實現(xiàn)工程機械傳動裝置的工作介質綠色化,采用無素液壓油;開發(fā)液壓油的回收再利用技術;研制工作介質綠色添加劑等。

  (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,分機械噪聲和流體噪聲。在液壓系統(tǒng)中,電動機、液壓泵和液壓馬達等的轉速都很高,如果它們的轉動部件不平衡,就會產(chǎn)生周期性的不平衡力,引起轉軸的彎曲振動。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,應對轉子進行動平衡試驗,且在產(chǎn)品設計時應應注意防止其產(chǎn)生共振。機械噪聲還包括機械零件缺陷和裝配不合格而引起的高頻噪聲。因此,必須嚴格保證制造和安裝的質量,產(chǎn)品結構設計應科學合理。

  在液壓系統(tǒng)噪聲中,流體噪聲占相當大的比例,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,當這些氣泡遇到高壓便被壓破,產(chǎn)生較強的液壓沖擊。因此在設計液壓泵時,齒輪泵的齒輪模數(shù)應量取小值,齒輪取大數(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)的確定應科學合理,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,泵的吸油口應足夠大,而且應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,可以延長閥門關閉時間。

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