80吨平臂吊回转系统及节能技术研究

【摘要】：80吨平臂吊回转系统采用液压动力的传动方式。液压系统具有较大的优势，分别是调速范围广泛、功率密度较大、控制性能较好以及容易实行自动化等，应用非常广泛。但是，液压系统也具备着工作效率低和温升高等缺点，在运行过程中存在较大能量损失的问题，不仅资源使用量大，还存在环境污染的风险，因此，要高度关注液压系统中的节能技术。为了减少液压系统的能量损失，提高液压系统的效率和稳定性，同时降低液压系统对环境的影响，开展80吨平臂吊回转液压系统节能技术研究很有必要。

【关键词】：80吨平臂吊；回转系统液压元件；能量损失；节能技术。

一、液压系统概述

液压系统是利用液体传递动力的一种工业动力传动方式。液压系统由液压储液器、泵、压力阀、方向控制阀、执行元件、油管和其他辅助元件组成。液压储液器用来储存液体，在液压系统运转时源源不断的供给液压泵用油;作为液压系统动力源的液压泵，将油箱中的液液压抽出，通过管路送到液压系统的各个部件中;液压油压力和流量是通过各类控制阀进行控制，以保证液压系统的稳定性和运行效果;执行元件是液压系统动作油缸或液压马达，能够把液压能转化为油缸的直线运动或液压马达的旋转运动，从而实现工业机械的各种动作；辅助元件和管路根据特点按照不同位置进行布置安装及调试；为了防止失速，根据负载选用平衡阀。

80吨平臂吊液压传动同其他传动（如机械传动、电气传动）相比，有许多长处，如液压系统各元件体积小、重量轻、结构设计紧凑，各结构元件之间可以根据布局灵活的用管路安装，连接组成的复杂系统是其它传动方式难以实现的；操作简单，调速控制方便，易于实现自动化。

二、回转液压元件

为了深入了解回转液压元件的原理、性能，确保泵和马达等液压系统元件运行正常。

1、液压泵

液压泵有叶片泵、齿轮泵和柱塞泵，以及柱塞加齿轮泵。

1）齿轮泵

其排量根据塔型而选用不同型号泵，常用的国产泵是ABC-200、DEF-300、GHI-400等，工作压力20-40MPa,其关键参数包括额定流量、最大工作压力和适用介质等，这些参数决定了泵的输出能力和工作范围。我们可以根据需要选择合适的型号和参数的液压齿轮泵，确保系统高效运行和可靠性。

2）叶片泵

叶片泵是一种离心泵，是由叶轮和泵体两部分组成，通过叶轮的旋转将液体吸入泵体，并将其以高速排放，其结构简单，易于维护和修理。 叶片泵是一种性能稳定、可靠、使用范围广的泵类，其型号和参数的选择需要根据具体的使用环境和需求来进行。

3）斜盘式柱塞泵

柱塞装在柱塞泵缸体中，沿轴向圆周均匀分布。柱塞端部带有滑靴，由弹簧通过回程盘将其压紧在斜盘上，同时在弹簧力和工作油压力作用下，缸体被压向固定的配流盘。柱塞泵在工作中，主传动轴带动缸体转动。由于斜盘具有倾角，当柱塞泵缸体转动时柱塞就在缸体的柱塞孔内作往复运动，完成液压泵的吸油压油过程。

2、控制阀

阀类分为：方向阀、压力阀、流量阀。

1）方向阀：

80吨平臂吊使用的方向阀有单向阀、电磁换向阀、比例换向阀。

2）压力阀

80吨平臂吊使用的压力阀有溢流阀、平衡阀及压力继电器等。

3）执行元件

塔机使用的液压执行元件主要有：液压缸和液压马达。下面主要介绍：回转马达。

轴向柱塞液压（回转）马达

轴向柱塞马达与轴向柱塞泵的工作原理相同。柱塞是马达中主要的工作部件，它通过液压传动在缸体内做往复运动，将油液能量转换为机械能，输出轴则将马达机械能输送出去。

4）其它液压元件还有滤渥器、压力表、蓄能器、球阀等，这些就不作说明。

三、液压系统的能量损失

虽然液压系统在工业机械中有着广泛应用，但是液压系统在运行过程中存在能量损失的问题，不仅浪费了资源，还对环境造成了污染的风险。液压系统中引起能量损失的主要原因有以下几点:

1）液压泵的效率低

液压泵是液压系统的动力源，它在将电机的机械能转化为液压能的过程中，会产生能量损失。液压泵的效率越低，液压系统的能量损失就越高。造成液压泵效率低的原因主要以下几种：

（1）泵件磨损、（2）泵体内部堵塞、（3）油液泄漏、（4）油腔充气。

2）液压系统中液压阀的能量损失

液压系统中的阀门包括压力阀和方向控制阀。阀门的不正确开启和关闭以及内部阻力的存在都可以导致系统中的能量损失。

液压阀能量下降由以下原因造成的：

（1）液压阀故障，（2）液压油温过高，（3）负载过重，（4）操纵错误。

3）与大多数机械系统一样，摩擦是液压马达功率损失的重要来源。它们会经历几种类型的摩擦损失：

    （1）内部摩擦，（2）密封摩擦，（3）流体摩擦，（4）表面摩擦。

4）其他能量损失

（1）液压系统中其他部件的摩擦、颤动，（2）液压油质量差，（3）液压缸磨损。

四、液压系统节能技术的研究

节能发展趋势有以下几方面:

(1)研制节能高效液压元件

随着各产业科学技术的迅猛发展，液压元件节能、环保性能技术研究也逐步得到工作实践被广泛应用。节能高效的液压元件通过研制改进结构，利用新技术、新工艺、新设备、新产品和新材料，提高了机械的机械效益和社会效率。研制出节能高效液压元件，如智能化排量控制、多路阀组合控制、油泵多功能组合控制、负载敏感控制系统、低功耗电磁控制系统、强纳污力的过滤材料和过滤器、变频电动机等具有应用前景广阔的技术，它们决定着液压系统节能技术方向和效果。

(2)液压系统节能应用

提高元件工作效率的难度越来越大,研究高效节能系统回路将成为液压节能研发的重点，一方面控制液压系统动力源功率（电动机与液压系统）匹配效果，还可以使用节能的混合动力、无极调速系统等能量回收需要进一步技术优化；另一方面工作状态能量消耗（含泄压渗漏损失、摩擦损失），液压系统中高压大流量系统，待命时间长，保压时间长的工况，更要及时控制改革创新，要限制待命状态下压力和流量以及保压状态下的流量损失，从而控制和降低能量消耗。

(3)机电一体化设计

液压技术发展方向是机电一体化，将微电子技术、软件技术、计算机技术和通讯技术进步融合；将传感系统、动力系统、信息处理系统和结构系统等部件集成，引进光学技术，从而进行多方面的监视和操控，使液压技术实现多元化发展。机电一体化的实现是将机械和电子完全融合，执行系统、传感装置、CPU等多位一体，体积很小，合并组成一个自律的元件。提高系统可靠性，从而实现柔性化和智能化的液压系统。

(4)计算机辅助设计

液压领域应用计算机技术和计算机绘图仿真技术越来越广泛,计算机辅助设计技术的推广能让我们迅速准确选择出最优方案。计算机可以帮设计人员担负起计算、信息筛查存储、绘图制图等工作，设计人员通常用草图开始设计，计算机能迅速将草图变为工作图，减轻了设计人员的劳动强度和设计失误，缩短了设计周期并提高了设计质量。

五、结论

液压节能化系统具体改变路径：

1)通过优化结构，通过提高液压元件制造精度，降低损耗，提高工作效率;

2)通过技术融合，提升和改进液压系统，从而提高液压系统的功率，降低能量损耗;

3)机电一体化是节能技术融合发展的必然，提升系统可靠性和降低能量损失。

4)增强计算机辅助功能利用，提高液压系统效率。

5)液压系统中满足环境条件、工作条件、经济的新型液压介质，并其黏度和黏温性达到使用要求。

6)液压系统各元件治漏的重点在于防漏，在设计和选材乃至装配要提高技术水平，减少元件使用中的渗漏发生的频次。

液压系统的节能技术仍然是我们共同努力的方向，提高液压系统元件的设计精度，减少系统中部件损耗，缩短管路的供给长度，提高元件的装配精度，选用黏度和黏温性适合的液压介质，提升操作和管理水平，掌握系统的劣化状况，及时发现和消除液压系统的隐患，确保系统的工作效率和经济效益。

参考文献：

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