液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)
2020-02-26
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液壓系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)
1、液壓系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)原則
該設(shè)計(jì)原則是在傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常依據(jù)的技術(shù)原則、成本原則和人機(jī)工程學(xué)原則的基礎(chǔ)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(shè)計(jì)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(chǔ)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(shù)先進(jìn)性原則
優(yōu)化產(chǎn)品性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樹立“小而精”的設(shè)計(jì)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(zhì)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(jié)構(gòu)，提倡“簡而美”的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，此時(shí)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)策略
(1)工作介質(zhì)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(shè)計(jì)過程中應(yīng)本著預(yù)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(shè)計(jì)階段除了要合理選擇液壓系統(tǒng)元件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)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(rèn)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(zhì)相容的沖洗介質(zhì)認(rèn)真清洗。投入正常使用時(shí)，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(shí)可設(shè)中間油箱，進(jìn)行新油的沉淀和過濾，以確保油液的清潔。
工作介質(zhì)污染的另一方面是介質(zhì)對外部環(huán)境的污染。應(yīng)盡量使用高黏度的工作油，減少泄漏;盡快實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械傳動(dòng)裝置的工作介質(zhì)綠色化，采用無素液壓油;開發(fā)液壓油的回收再利用技術(shù);研制工作介質(zhì)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(jī)械噪聲和流體噪聲。在液壓系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)、液壓泵和液壓馬達(dá)等的轉(zhuǎn)速都很高，如果它們的轉(zhuǎn)動(dòng)部件不平衡，就會產(chǎn)生周期性的不平衡力，引起轉(zhuǎn)軸的彎曲振動(dòng)。這種振動(dòng)傳到油箱和管路時(shí)，會因共振而發(fā)出很大的噪聲，應(yīng)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)注意防止其產(chǎn)生共振。機(jī)械噪聲還包括機(jī)械零件缺陷和裝配不合格而引起的高頻噪聲。因此，必須嚴(yán)格保證制造和安裝的質(zhì)量，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)合理。
在液壓系統(tǒng)噪聲中，流體噪聲占相當(dāng)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(dòng)，從而引起液壓振動(dòng)，并經(jīng)出油口傳播至整個(gè)液壓系統(tǒng)，同時(shí)，液壓回路的管路和閥類元件對液壓脈動(dòng)產(chǎn)品反射作用，在回路中產(chǎn)生波動(dòng)，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(dāng)系統(tǒng)中的壓力低于空氣分離壓時(shí)，油中的氣體就迅速地大量分離出來，形成氣泡，當(dāng)這些氣泡遇到高壓便被壓破，產(chǎn)生較強(qiáng)的液壓沖擊。因此在設(shè)計(jì)液壓泵時(shí)，齒輪泵的齒輪模數(shù)應(yīng)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(yīng)科學(xué)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(yīng)足夠大，而且應(yīng)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(guān)閉時(shí)間。
