试验机液压系统怎么节能

　　试验机液压系统怎么节能

　　在设计实验机时，设计者常常把着眼点放在实验机的精度、功能、可靠性等指标上，而对实验机的能耗方面斟酌得较少，以致设计出的实验机效力较低，造成能量的浪费。特别对利用液压传动的实验机，绝大多数液压系统都是采取节流调速，由于存在不可避免的节流损失或溢流损失，从而造成系统的发热。为了保持理想的油温，又不能不采取降温的措施，从而进1步加重了能量的无功消耗，这方面的问题在静态实验机上显得不是特别明显，但对动态的疲劳实验机和电液伺服消息实验机却表现得尤其突出。因此，实验机的效力问题和绿色设计的概念逐步得到人们的认识和重视。下面1些方案是在实验机的开发和研制中所曾使用过的1些节能措施，实践证明，它们都在不同程度上起到了较好的节能的效果。

　　节能设计

　　（1）采取压力自适应油源

　　虽然静态实验机的液压系统的功率不是很大，1般机电的功率不大于"#"T9。但在设计时斟酌到结构的紧凑要求，1般是将油源嵌入到主机内，这样油箱的体积不可能太大，因此其散热效果有限，解决油液温升问题的较好办法是从液压系统的设计方面斟酌。是1台实验力为$%%TU 用于静态实验的电液伺服实验机的液压系统原理图。可以看出，由于在伺服阀的供油口和工作油口之间并联了1个压差式溢流阀，因此油泵的供油压力随工作载荷而变化，阀门仅起安全阀的作用。例如在完成材料拉伸实验时，泵的供油压力随负载力的增加而逐步上升，过剩的油液通过压差式溢流阀流回油箱。不难看出，这类压力自适应油源比恒压源可以提高效力约1倍左右。事实上，该实验机油源流量为"#$5 VO60，供油压力为"$EW/，油箱体积仅为(X% Y (!% Y "Z%（OO），且不需要冷却器。

　　（2）配置蓄能器

　　对动态疲劳实验机的液压系统，因需满足在1定实验频率下实验力和振幅的要求，油源的流量都比较大，从23105 VO60 到2百多5 VO60 不等，目前高级次的动态实验机1般都采取电液伺服控制。在设计中，通过在伺服阀的供油口前设置蓄能器，可以减小液压源的额定流量，从而到达减少能量损失之目的。正弦波形的流量输出在动态实验中，伺服阀的输入信号多为正弦波，负载流量可以表示为!这是半个周期的正弦波，但作为液压系统的脉动流量，它是1个脉动周期。在1个周期内，负载流量的盈亏与补偿，可依托蓄能器来进行，即通过在液压系统中配置适当的蓄能器，油泵的供油量!便可没必要达负载的流量，取1个脉动周期的平均流量便可期间过剩的流量贮存起来，时间段释放以满足负载所需的流量，从而使进入负载的总流量大于泵的流量。可见，在液压系统中设置了适当的蓄能器，便可使油源的额定流量减少到流量的!下降能耗。

　　（3）济南试金采取交换液压技术

　　当对1些大型结构物进行疲劳实验时，机械式实验机因遭到结构及惯性力的限制，对大型结构物实验较难实现；虽然电液伺服实验机具有精度高、控制灵活等优势，但由于其价格昂贵、保护复杂、能耗较大，1般用户亦使用不起。采取交换液压技术的脉动疲劳实验机正好可以弥补二者的不足，特别是这类实验机因具有可靠性高、能耗低等优势，遭到许多用户的青睐。

　　脉动疲劳实验机工作原理图。当曲柄以角速度旋转时，输入活塞作正弦运动，推动液压传输管道中的全部液体相对其平均位置作来回运动，从而把功率传递到输出活塞，输出活塞带动负载振动而作功。脉动管道中由于泄漏或温度变化，而使封闭腔流体的整体积产生变化，需在系统中加入补油单元自动调理管道中油量，保证输出活塞的运动中心处于正确的中间位置，补油压力为。在交换液压系统中，没有控制阀，因此不存在节流损失和溢流损失，输入真个功可以不受损失的传递到输出端。型脉动疲劳实验机，工作频率在./0 时，振幅1 2 33，实验力可达45，所选用的机电的功率仅为46。如果采取电液伺服控制的方案，在满足相同的实验力、实验振幅、实验频率的条件下，机电的功率需为!$F。即便斟酌到设置蓄能器所带来的$% $7节能效果，机电的功率最少应为46。可见，在采取交换液压技术后，在节能效果上的显著意义。固然，脉动疲劳实验机也有其不足的地方，表现在这几个方面：实验波形1种正弦波，实验频率不可能很高，1般不超过. " #,/0。再者，交换液压系统效力与很多因素有关，主要对输出负荷的阻抗最敏感，其次是交换频率，1般是随频率增加，效力略有下降。固然还与其它1些因素如传输管道的直径及长度等也有关系。即便将上述因素斟酌进来，其效力也将远高于直流液压系统的效力。

　　（4）采取谐振原理设计

　　在逼迫振动的电液伺服疲劳实验机中，由于伺服阀交替着使高压油进出于作动器两腔产生循环。对弹性试件而言，在回程中试件所吸收的弹性能没法回收。再者，就是工作频率不可能很高，1般在 ,/0 之内。而采取谐振原理设计的电液伺服实验机，是在谐振曲线的波峰上工作。这样，只需很低的功率即可以在高频率下取得高的实验负荷。根据试件的刚性、试件阻尼和所用砝码的不同，工作频率范围可在之间。在节能效果方面，我们以电液伺服改变疲劳实验机为例，在扭矩为45 3，振幅为 33的条件下，逼迫振动式实验机所需的功率为46，实验频率为 /0，而采取电液谐振的改变疲劳实验机所需的功率仅为# 46，实验频率可达! /0。它的体积较小，用来鼓励弹簧*质量组件；另外一个是施加作用力到试件上的平均负载液压缸，它的体积较大，它的两腔分别与蓄能器相连，因此当活塞运动时，全部液压缸相当1个很软的液压弹簧，这类谐振是质量和液压弹簧系统的谐振。负荷传感器检测到的信号通过信号综合处理装置分解成两路份量信号：1路是直流反馈信号，作为控制平均负载液压缸的大流量伺服阀的反馈信号；另外一路是交换反馈信号，作为控制激振液压缸的小流量伺服阀的反馈信号。谐振状态的实验工作，*是自动进行。当启动实验机时，控制系统便自动地寻觅谐振频率；当实验期间谐振频率产生变化时，控制系统能自动的跟随谐振频率。可见，在谐振式疲劳实验机中，平均负载液压缸可认为是处在静态下工作，疲劳实验的平均负载力由其产生。 由于该缸的负载流量很小，因此所需的功率也很少；激振缸处于产生交变载荷的动态下工作，其输出的功 率用来平衡因系统的阻尼影响所致使的振幅衰减，消耗的功率也很小。因此，采取谐振原理设计的疲劳实验机具有显著的节能效果。由于谐振式疲劳实验机不可能在1个频率下工作，这就要求实验系统的谐振频率可变。平均负载液压缸的作用面积；— 连接蓄能器与平均负载液压缸之间的管道截面积；

　　— 蓄能器与平均负载液压缸之间的管道中液压油的总质量；

　　— 活塞等可动部份的质量；

　　— 试件刚度。

　　可见，变换谐振频率的途径有3条：改变配重砝码的质量；改变蓄能器数目；改变液压缸与蓄能器连接的管道截面积，通过这些途径可以到达满足不同实验频率的要求。

　　（5）采取双泵供油系统

　　对电液伺服消息实验机的液压系统，可采取大小两种流量规格的双泵独立供油，两种油泵共用1个油箱和调压阀组单元，在静态实验或低频小振幅的动态实验时由小流量泵向伺服作动器供油，在高频率大振幅的动态实验时，由大流量泵向伺服作动器供油。采取此方案比用1个大流量泵具有节能效果，由于大流量泵所配机电的功率相当大，可达至1般异步机电运行在接近额定功率状态下功率因数较高，在空载或小功率输出状态下功率因数比较低。在小流量输出时，虽然溢流损失较少，但机电的运行效力较低，消耗的电能却比较大，实际上达不到真实的节能效果。对压力实验机的液压系统，在返行程或接近试件的空行程时要求活塞的移动速度较快，属于低压大流量工况，由大小泵1起向油缸供油；在紧缩试件时属高压小流量工况，大泵卸荷由小泵单独供油，从而到达节能的目的。

　　文章转载：