工程机械液压系统节能的另一途径——使用高粘度指数液压油.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e als ／ No ． 0 2 ． 2 01 3 工程机械液压系统节能的另一途径 使用高粘度指数液压油 杨 明 ， ． 熊春华 中国人民解放军 总后油料研究所 ， 北京 ， 1 0 2 3 0 0 摘要 面对 日益严重的能源短缺现状 ， 液压系统的节 能问题 已成为工程机械行业所关注 的重点问题之一。该文分析了高粘度 指数 液 压 油的技术优势 ． 并通过对国内外 相关机构在此项研究方面所获得成功案例 的详细介绍 ， 指 出使用高粘度指数液压油是实现工程机 械 液压 系统节能 的另一有效途径 。 关键词 节能 ； 高粘度指数液压油 ； 液压 系统 ； 工程 机械 中图分 类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 2 0 0 2 1 0 4 The Ano t h e r W a y o f En e r g y S a v i ng f o r Co n s t r uc t i o n M a c h i ne r y Hy d r a u l i c S y s t e m Us i ng Hi g h Vi s c o s i t y I n d e x Hy d r a u lic Oi l Y ANG Mi n g， XI O NG C h u n h u a P O L R e s e a r c h I n s t i t u t e o f G e n e r a l L o g i s t i c s D e p a r t m e n t P L A， B e i j i n g 1 0 2 3 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t C o n f r o n t e d w i t h t h e s i t u a t i o n o f t h e i n c r e a s i n g l y s e ri o u s e n e r g y s h o r t a g e ， t h e s a v i n g e n e r gy f o r h y d r a u l i c s y s t e m h a s b e c o me o n e o f t h e k e y p r o b l e ms c o n c e r n e d b y e n g i n e e ri n g ma c h i n e r y i n d u s t r y ． I n t h i s p a p e r , t h e a d v a n t a g e o f t h e h i g h v i s c o s i t y i n d e x h y d r a u l i c o i l i s a n aly z e d ， a n d t h e s e v e r a l s u c c e s s f u l c a s e p r o p o s e d b y t h e c o r r e l a t i v e u n i t i n t h i s r e s e a r c h a r e a wa s i n t r o d u c e d i n d e t a i l ． At l a s t ， we d r a w a c o n c l u s i o n t h a t u s i n g t h e h i g h v i s c o s i t y i n d e x h y d r a u l i c o i l i s a n a n o t h e r e f f e c t i v e wa y f o r e n e r gy s a v i n g o f e n g i n e e rin g ma c h i n e ry． Ke y wo r d s e n e r gy s a v i n g ； h i g h v i s c o s i t y i n d e x h y d r a u l i c o i l ； h y d r a u l i c s y s t e m ； e n g i n e e ri n g ma c h i n e r y 0 引言 近些年来 ， 随着工业技术的迅速发展 ， 能源紧缺的 问题 日益严重 。 而工程机械由于其保有量大 、 能耗高 、 排放差 ，在产品设计和改造过程中就更应该关注节能 环保的要求。现如今 ， 如何在确保工程机械性能稳定的 情况 下 ， 提高能源利用率 、 节能环保 ， 已成为经历连续 多年快速发展 的工程机械行业所 面临的当务 之急 ， 并 具有积极 的现实意义。 工程机械的节能效果最能体现在液压系统和控制 系统上 。在液压系统实现高效节能的基本途径可归纳 为两种 一是减少系统能量损失 ， 二是 回收系统剩余 能 量。就减少能量损失方面 。 目前主要的做法还是集 中在 从系统结构设计 、 液压元件使用 、 润滑介质 即液压油 选择等方面来考虑。从大量的研究报告来看【 】 - 4 ] 。 系统结 构设 计以及液压元件使用的节能潜力 已被深入挖掘 ， 而作 为传递 能量和动力 、 同时兼具润滑 、 密封 、 防锈 和 冷却作用的液压油 ，其实更是一个值得特别关注和研 收稿 日期 2 0 1 2 0 9 1 7 作者简介 杨明 1 9 7 6 一 ， 男 ， 河北乐 亭人 ， 工程师 ， 硕士 ， 研究方 向为地面 装备液体 传动系统用油的产品研 发与应用研究 。 究 的课 题 。 润滑油低粘度化 、高粘度指数化以及减摩性能最 佳化是现代润滑油节能的三大措施 。而使用高粘度指 数液压油则是提高液压系统效率 、生产率和操作性能 的最佳方式 。本文主要介绍了高粘度指数液压油的技 术优势 、以及相关机构在高粘度指数液压油提升工程 机械液压系统节能效果研究方面所取得的进展。 1 高粘度指数液压油的技术优势 液压传动是 以液体作为工作介质 ，并利用液体的 压力来实现机械的运动或能量 的传递和控制功能 。在 液压系统 中， 液压油不仅要完成能量传递的任务 ， 还必 须保证系统的效率 。影响液压系统工作效率的因素主 要是两个 机械效率和容积效率。粘度则是影响这两种 效率的关键 因素， 影响效果如图 1 所示。 机械效率是指用来克服液压泵或元件产生 的摩擦 损失所需的能量和液体流动时所需的阻力 ，容积效率 则是指液压系统的内外泄漏造成 的流量损失。从 图 l 中可以看 出， 液压油低于一定的粘度 ， 容积效率影响液 压系统 的整体效率较明显 相反 ， 液压油高于一定的粘 度 ， 机械效率与系统的整体效率就会明显降低。液压系 21 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ， NO ． 0 2 ． 2 0 1 3 表 3 T e ll u s S 4 ME与粘度相关的技术数据及规格、 认可情况 2 ． 4 L u b r iz o l 采用 L u b i r z o l A s t e r i c V M 技术液 压油嘲 D T E 1 0超凡系列产品 项 目 2 ． 3 Mo b i l D T E 1 0超 凡 系列产 品17 1 D T E 1 0超凡系列产 品是 Mo b i l 推出的新一代高性 能液压油 ， 其与粘度相关的技术数据及规格 、 认可情况 列于表 4 。 表 4与粘度相关的技术数据及规格、 认可情况 D T E 1 0超凡系列产品 项 目 在 D e n i s o n T 6 C叶片泵效率试验 中， Mo b i l 工程师 测 试 了 D T E 1 0超 凡 4 6和 Mo b i l D T E 2 5 I S O V G 4 6 ， 粘度指数 9 8 在泵入 口温度为 8 0 ℃、 1 0 0 C 条件下泵 的驱动 能耗 以及泵 的容积效 率 泄漏率 和实 际流量 率 。结 果表 明 ，相对 于 Mo b i l D T E 2 5 ，使用 Mo b i l D T E 1 0 E x c e l 泵的整体液压效率高出了 6 ． 6 ％。 此外 ，美孚还在安大略省萨尼亚 的帝国石油底盘 动力测试实验室搭建了针对工程机械液压系统容积效 率和机械效率测定而设计的专门试验台架 ，测得液压 驱动的装载机和挖掘机在使用 Mo b i l D T E 1 0超凡系 列 液压 油后 ，燃 油消耗 率 比使用 标准 液压 油 Mo b i l D T E 2 0系列 提高了 6 ％。 L u b i r z o l 也通过真实的试验证 实了高粘度指数液 压油可以节能这一性能。L u b i r z o l 在模拟的装载和传送 周期中使用 K o m a t s u 3 2 0轮式装载机 ， 对比研究 了 I S O V G 4 6号液压油 采用 L u b i r z o l A s t e r i c V M技术 ． 粘度 指数为 2 0 0 与该装载机原装油 C D 1 0 W一 3 0优质发动 机油 的节能效果 ， 这两种油品的 I O 0 C 运动粘度均为 1 0 ． 3 mm 2 ／ s 。 试验结果表明 ． I S O V G 4 6高粘度指数液压 油可以让 K o ma t s u 3 2 0轮式装载机 的运行速度平 均提 高 9 ％， 每个作业循环所用的燃料数量平均减少 4 ％。如 图 3所 示 。 4 o 摄 K 氏o m 度 a t 时s u 环匡 指 数 的 流 体 l 4 o 摄 氏 度 时 的 Jc M A s 循 环 l 鏖 坦 塑 煎 签 l 砉 0 2 8 0 ‘ ◆● ● ● 4 6 0 4 7 0 4 8 0 4 9 0 5 o o 每一工作周期的燃油量／ g 图3节 能 效 果 对 比 图 图 3采用 L u b i r z o l A s t e r i c V M技术 。粘度指数为 2 0 0的 I S O V G 4 6号液压油的节能效果。 L u b i r z o l的结论是 使用 高粘度指数液压液 ， 装 载 机的作业效率更高， 燃油经济性也更好 。 3 高粘度指数液压油的产品现状 1 三一配件总公司、 泵送及挖机事业部与法国道 达尔润滑油公 司、德国赢创工业集团针对三一产品液 压系统 的特点 ，首次联合开发 了三一宽温长效液压油 H v 4 6 ， 并已于 2 0 1 2年 5月 1日正式投入国内市场。 2 在 R o h Ma x戴 郎威 喇 D YN A V I S 技术 的支持 下 ．道达尔润滑油公 司即将于 2 0 1 2年 l 0月 1 13向全 球市场发售其新研的一种高效节能液压油E q u i v i s F E 。 一系列的行车试验已证明， 该款液压油可以降低大 致 5 ％～ 3 0 ％的油耗 [9 ] 。 3 另外 ， 国内外还有多家润滑油公 司也推 出了标 称高粘度指数 的节能液压油 ， 现一并列入表 5之中， 但 是笔者未查到节能的具体数据。 表 5 标称具有节能效果的高粘度指数液压油 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 3年 第 0 2期 直动式三通电液比例减压阀动态性能研究 姚 佳 长沙民政职业技术学院 电子信息工程系， 湖南 长沙4 1 0 0 0 4 摘要 建立 了直动式三通电液 比例减压阀传递 函数 ， 对不同出 El容腔体积 时的动态响应特性进行了试验 ， 分析与试验表明合理设定 出口容腔体积可使 比例 减压 阀得到高的动态 响应 ． 为工程上需要高响应 比例减压 阀提供 了设计 依据 。 关键词 直动式电液比例减压阀 ； 动态特性 ； 传递函数 ； 出 口受控容腔体积 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 2 0 0 2 4 0 3 Th e I n ve s t i g a t i o n o n Dy na mi c Ch a r a c t e r i s t i c s f o r Di r e c t Op e r a t e d El e c t r o h y d r a u l i c Thr e e W a y P r o po r t i o na l Re d u c i ng Va l v e Y A0 J ／ a E l e c t r o n i c a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g D e p a r t me n t o f C h a n g s h a S o c i a l Wo r k C o l l e g e ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e t r a n s f e r f u n c t i o n f o r d i r e c t o p e r a t e d t h r e e wa y p r o p o r t i o n a l p r e s s u r e r e d u c i n g v a l u e i s p r e s e n t e d ． T h e d y n a mi c c h a r a c t e ris t i c o f t h e v a l v e a r e s i mu l a t e d f o r d i f f e r e n t o u t l e t v o l u me ． S i mu l a t i o n a n a l y s i s a n d e x p e rime n t s h o w t h a t r e a s o n a b l e s e t t h e v a l v e c o r e S o u t l e t c o n t r o l v o l u me s i z e c a n e n a b l e t h e p r o p o rt i o n a l p r e s s u r e r e d u c i n g v a l v e h a v e h i g h d y n a mi c c h a r a c t e ris t i c ． I t p r o v i d e d d e s i g n b a s i s o n t h e p r o p o r t i o n a l p r e s s u r e r e d u c i n g v a l v e w h i c h w a n t t o h a v e h i g h f r e q u e n c y r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c ． Ke y wo r d s d i r e c t o p e r a t e d e l e c t r o - h y d r a u l i c p r o p o rt i o n a l p r e s s u r e r e d u c i n g v a l v e ； d y n a mi c c h a r a c t e r i s t i c； t r a n s f e r f u n c t i o n； 0 u t l e t c 0 n t r o 】 v 0 l u m 0 引言 目前工业中液压制动系统的应用越来越广泛 ， 对 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 2 6 作者简 介 姚佳 1 9 8 4 一 ， 男 ， 湖南湘潭人 ， 硕 士 ， 主要研究方 向为 流体传 动与控制。 4 结束语 其制动的快速性提出了更高的要求。直动式电液 比例 减压 阀是 制 动系 统 中 的一 个 关键 部件 ，为 了制动 系 统 实现 自动控制，需要响应速度快 的电液 比例减压 阀完 成对制动器的控制 ， 本文通过理论分析与试验 ， 研究 了 直动 式三 通 电液 比例减压 阀的 动态 特性 ，得 到 了影 响 - - 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一一 一 一 一一 - 一 一 一 一 一一 一 一一 一 一 一 一 - 一 随着能源要求 的日益高涨 ，节能的狂潮席卷着全 世界 ， 并有不断上升的趋势。但是 ． 对于当前工程机械 液压系统节能潜力已被充分挖掘的现状来说 ．想要有 更进一 步 的提升可 谓难 上加难 。 高粘度指数液压油利用其高粘度指数 ．在低温下 的粘度比常规液压油 的粘度低 ，因而能提高工程机械 的低温启动性能 ， 提升效率 ， 节省燃油 ； 在高温下也能 保持较高的粘度 ，从而可以将液压系统的内泄漏降至 最低 ． 有效遏制热累积 ， 简而言之 ， 即使是在最大功率 输出期间 ， 液压泵的性能也能得到维持。 针对野外作业 的工程机械而言 ，高粘度指数液压 油能够在更宽的工作温度范围内维持最佳性能的液体 粘度， 是提高液压系统效率 、 生产率和操作性能的一种 2 4 有效方式 。但是这种先进 的节能技术 目前尚未引起足 够重视 ．因此润滑油公司有必要加强与工程机械制造 商、 用户及维修保养业者等相关机构的密切合作 ， 进一 步加大高粘度指数液压油的推广力度，为构建节约型 社会做 出更 大 的贡献 。 参 考 文 献 1 1 汪世益， 方勇， 满忠伟． 工程机械液压节 能技 术的现状 及发 展 趋势【 J J ． 工程机械， 2 0 1 0 ， 9 ． [ 2 】 苏欣 平， 杨钢， 肖 [ ， 等． 液压系统节 能的应用 -[ J 1 ． 流体传 动与控制， 2 0 1 1 ， 2 ． [ 3 ] 谭 海林 ． 液压 系统节 能 问题 的探讨 与分 析【 J ] ． 机床 与液 压， 2 0 0 5 ， 1 2 ． [ 4 ] 刘 国文， 俞浙青． 浅谈 几种液压 节能技术的原理及 应用f J ] ． 液 压气动与密封， 2 0 0 5 ， 1 1 ．