液压系统的能量损失以及节能措施XXX（XXX XXX ）摘要：本文介绍了液压系统总效率的计算，从能量转换、能量传输、能量匹配三方面分析了液压系统主要的能量损失，并基于能耗分析提出了一些节能措施。
关键字：液压系统；能耗分析；节能措施Energy consumption and energy-saving method ofhydraulic systemXXX （XXX）Abstract:This paper describes the calculation of the overall efficiency of the hydraulic system,from energy conversion,energy transfer and energy match analysis of the major energy loss of hydraulic system.Based on the analysis of energy consumption,this proposed several energy-saving method of hydraulic system.Key words:hydraulic system;energy consumption analysis;energy-saving method 节能是液压技术领域的重要研究课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效利用能源已成为液压行业的重要目标。
纵观国内外液压技术的发展历程，无时无刻伴随着节能的需要及创新[1~3]。
高能耗不仅与当前建设节约型社会不相符，并可能降低液压系统的可靠性和安全性，如：高能耗会造成液压油温度升高而增大了泄漏量，降低了密封效果，危及到装备使用的可靠性和安全性[4]。
下文将从分析液压系统能量损失的原理出发，并提出几种高效实用的节能措施。
1液压系统的效率效率是衡量系统工作时能量利用情况的主要指标，为系统输出功率与输入功率之比。
如果把驱动液压泵的原动机效率也计入液压系统的效率之中，则液压系统的总效率为[5~6]：mt c e ηηηηη=式中：e η：原动机效率，其值为原动机的输出功率即：液压泵的输入功率与输入功率之比；c η：转换效率，其值为能量转换元件输出功率与输入功率之比，即能量转换元件如泵、液压缸或液压马达等元件本身的效率；t η：传输效率，液体流动会造成能量损失，其中一部分是液压系统实现控制功能所必需的，例如节流阀、换向阀等阀口的压力损失；另一部分则是非必需的额外损失，例如液体在长直管路中流动时由于管壁摩擦阻力而产生的压力损失；但两者往往难以截然分开，传输效率综合考虑了液体传输过程中两种压力总损失的程度；mη：匹配效率，其值为执行元件所需要的输入功率与除去传输损失后液压泵的输出功率之比。
液压系统的节能技术主要研究如何提高液压系统的匹配效率和传输效率[6]，因此，把液压系统的匹配效率和传输效率的乘积称为液压效率。
2液压系统的能耗分析液压系统节能的目的就是提高能量的利用率，减小能量的浪费，尽量用最少的能量输入保证所需要的能量输出。
液压系统中的能量损失，主要存在着一下三个方面的能量损失[7~9]：1.能量转换损失能量转换损失是液压系统中能量转换元件在对能量进行转换时产生的损失，包括机械摩擦损失、压力损失和容积损失。
例如液压泵把原动机输入的机械能转换为输出的液压能，能量转换过程中存在着转轴上的机械摩擦损失以及由泵的内泄漏引起的容积损失。
液压马达把输入的液压能转换为输出的机械能，转换过程中也存在着液压马达输出转轴上的机械摩擦损失以及由马达的内泄漏引起的容积损失。
能量转换损失不仅与能量转换元件类型有关，还与运行工况以及磨损情况等因素有关。
2.能量传输损失能量传输损失是液压工作介质在整个液压系统中传输时所产生的能量损失，即流动损失。
它决定于除能量转换元件之外的其他元件的结构与布局，例如控制类元件的结构，蓄能器、滤油器、冷却器等辅助元件的类型和布局，各元件之间管路的连接方式，以及接头、管道的型式、数量、尺寸等。
3．能量匹配损失能量匹配损失是动力源提供的能量与负载所需要的能量不相适应而产生的能量损失。
液压动力源供给系统的能量往往不能恰好和该液压系统负载所需要的能量相适应，这就会带来能量供过于求的匹配损失。
它取决于整个液压系统的设计及动力源的选型等因素。
3节能措施1．提高液压元件本身的效率和减小控制该元件的能量损耗主要可通过提高元件质量和开发新型节能元件来实现。
例如通过优化设计驱动电磁换向阀的电磁铁来降低电器控制元件的耗电量，通过优化设计各种液压阀阀口的流道来降低油液流经阀口的压力损失，以及通过合理的设计配合间隙来减小泄漏量等方法来实现节能。
同时，也可以在满足系统要求的前提下选择高效率低能耗型元件来满足节能要求。
如：表1例出了常用液压泵的效率[10~12]。
表1常用液压泵效率类别柱塞泵螺杆泵叶片泵齿轮泵容积效率0.85~0.980.85~0.950.80~0.950.70~0.90机械效率0.75~0.900.70~0.850.75~0.850.60~0.80总效率0.75~0.850.75~0.800.75~0.800.60~0.752．改善能量的匹配关系主要通过减少原动机输出轴的摩擦力矩改善二者的功率匹配关系来实现，以提高原动机的运转效率。
亦可以通过设计具有功率自匹配的液压系统，目前有三种实现方式[13~15]压力匹配回路、流量匹配回路、功率匹配回路。
3．减小传输中的压力损失液压系统的压力损失包括局部的压力损失和沿程的压力损失两部分。
降低局部压力损失可通过合理地设计液压元件的结构以及减少弯管接头等的使用量来实现；减小沿程压力损失，可通过使整个液压系统的结构设计尽量紧凑[16~17]，以及尽量减小管路的长度等方法来实现。
4．减小液压泵与负载之间的功率过剩减小液压泵与负载之间的功率过剩包括减小压力过剩和流量过剩两部分[18~20]。
减小压力过剩可通过尽量使液压泵供油压力与负载力需要相适应来实现，减小流量过剩也需通过尽量使液压泵供油流量与负载所需要流量相适应来实现。
5．能量贮存和回收对于存在能量回馈和需要量不均的液压系统，贮存和回收能量并加以利用是十分有效的节能措施。
4总结本文工介绍了五种液压系统的技能措施，前四种是从节约首次使用能源来达到节能的目的。
第五种方法是从能量的回收在利用出发以达到节能的目标，现有液压系统使用并不大广发，但随着能源技术的不断发展该方法会不断的成熟和完善[21]，可以预见在不远的将来该方法将会使节能效果推向了一个顶峰。
参考文献[1]路甬祥，李运华，陈建涛.新挑战,新机遇,新贡献——未来流体动力技术的展望与期盼[J].液压气动与密封.2009(4):1-3. [2]杨殿宝.打造绿色液压系统开创持续发展道路[J].液压气动与密封.2011(3):4-7.[3]赵静一，王巍，姚成玉，等.交流液压技术的研究现状及展望[Z].2003552-556. [4]强宝民，李洪光.节能技术在液压系统中的应用[J].液压气动与密封.2008(3):5-7.[5]Stusek A.Energy Saving in Hydraulic Systems.[J].Strojniski Vestnik/Journal of Mechanical Engineering.1985,31(4-6): 78-82.[6]赵建.液压系统节能分析与应用[J].流体传动与控制.2011(3):49-51.[7]芦晓燕.液压系统节能和提高工效的措施[J].科技情报开发与经济.2004(11): 290-291.[8]Nakano K,Tanaka Y.ENERGY-SAVING TYPE ELECTRO-HYDRAULIC SERVO SYSTEM.[J].Journal of fluid control.1988, 18(3):35-51.[9]张晓燕.液压系统的节能技术[J].煤矿机械.2003(5):33-34.[10]代平之，张作龙.液压泵回路的节能措施[J].流体传动与控制.2007(1):51-55. [11]彭熙伟，杨会菊.液压泵效率特性建模的神经网络方法[J].机械工程学报.2009(8): 106-111.[12]Tokumoto Y.Development of energy-saving pump for hydraulic power steering[J].JSAE review.1997,18(3): 310-313.[13]Triet H H,Kyoung K A.Saving energy control of cylinder drive using hydraulic transformer combined with an assisted hydraulic circuit[Z].Fukuoka,Japan: 20092115-2120.[14]Gao Feng，Gao Yu，Feng Pei En.Method of load matching control of hydraulic excavator's energy saving[J].Tongji Daxue Xuebao/Journal of Tongji University.2001, 29(9):1036-1040.[15]Zhang Z,Lei X,Hou S,et al.The study of power-matching energy-saving hydraulic system[Z].Harbin,China:1999227-231. [16]Jong I Y,Ahn K K,Dinh Q T.A study on an energy saving electro-hydraulic excavator[Z].Fukuoka,Japan: 20093825-3830.[17]姚永明，刘顺安，尚涛，等.基于恒压液压系统的ZL50装载机节能技术[J].吉林大学学报(工学版).2011(1):117-121. [18]吴先明，赵家宏，张宏.负载反馈液压系统的应用分析[J].工程机械.1998(10): 25-27.[19]刘庆和，谢卓伟.自行式工程机械液压系统的节能技术[J].工程机械.1987(1): 26-31.[20]童跃帜.负载反馈液压系统在工程机械中的应用[J].筑路机械与施工机械化. 2001(4):26-27.[21]李艳杰，付晓云.液压传动与控制系统的新型节能技术探讨[J].沈阳理工大学学报.2010(6):38-41.。