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          技術文章

          機床重工銑床液壓系統綠色設計原則

          1、機床重工銑床液壓系統綠色設計原則
            該設計原則是在傳統液壓系統設計中通常依據的技術原則、成本原則和人機工程學原則的基礎上納入環境原則,并將環境原則置于優先考慮的地位。液壓系統設計的原則可概括如下:
            (1)資源最佳利用率原則
            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;提高產品的可靠性和使用壽命;盡量減少產品中材料的種類,以利于產品廢棄后的有效回收等。
            (2)能量損耗最少原則
            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;在保證產品耐用的基礎上,賦予產品合理的使用壽命,努力減少產品使用過程中的能量消耗。
            (3)零污染原則
            盡量少用或不用有毒有害的原材料。
            (4)技術先進性原則
            優化產品性能,在結構設計中樹立“小而精”的設計思想,有同一性能情況下,通過產品的小型化盡量節約資源的使用量,如采用輕質材料,去除多余的功能、避免過度包裝等,減輕產品重量;簡化產品結構,提倡“簡而美”的設計原則,如減少零部件數目,這樣既便于裝配、拆卸,又便于廢棄后的分類處理;采用模塊化設計,此時產品是由各功能模塊組成,既有利于產品的裝配、拆卸,又便于廢棄后的回收處理,在設計過程中注重產品的多品種及系列化;采用合理工藝,簡化產品加工流程,減少加工工序,簡化拆卸過程,如結構設計時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;盡可能簡化產品包裝且避免產生二次污染。
            2、液壓系統綠色設計策略
            (1)工作介質污染控制
            液壓系統一思想污染物、入侵污染物和生成污染物。在產品設計過程中應本著預防為主、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。
            在設計階段除了要合理選擇液壓系統元件的參數和結構外,可采取以下措施控制污染物的影響。在節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真清洗,消除毛刺、油污、纖維等;組裝前必須保持環境的清潔,所有元器件必須采用干裝配方式。裝配后選擇與工作介質相容的沖洗介質認真清洗。投入正常使用時,新油加入油箱前要經過靜置沉淀,過濾后方可加入系統中,必要時可設中間油箱,進行新油的沉淀和過濾,以確保油液的清潔。
            工作介質污染的另一方面是介質對外部環境的污染。應盡量使用高黏度的工作油,減少泄漏;盡快實現工程機械傳動裝置的工作介質綠色化,采用無素液壓油;開發液壓油的回收再利用技術;研制工作介質綠色添加劑等。
            (2)液壓系統噪聲控制
            液壓系統噪聲是對工作環境的一種污染,分機械噪聲和流體噪聲。在液壓系統中,電動機、液壓泵和液壓馬達等的轉速都很高,如果它們的轉動部件不平衡,就會產生周期性的不平衡力,引起轉軸的彎曲振動。這種振動傳到油箱和管路時,會因共振而發出很大的噪聲,應對轉子進行動平衡試驗,且在產品設計時應應注意防止其產生共振。機械噪聲還包括機械零件缺陷和裝配不合格而引起的高頻噪聲。因此,必須嚴格保證制造和安裝的質量,產品結構設計應科學合理。
            在液壓系統噪聲中,流體噪聲占相當大的比例,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中,產生周期性的壓力和流量變化,形成壓力脈動,從而引起液壓振動,并經出油口傳播至整個液壓系統,同時,液壓回路的管路和閥類元件對液壓脈動產品反射作用,在回路中產生波動,與泵發生共振,產生噪聲。
            開式液壓系統中混入了大約5%的空氣。當系統中的壓力低于空氣分離壓時,油中的氣體就迅速地大量分離出來,形成氣泡,當這些氣泡遇到高壓便被壓破,產生較強的液壓沖擊。因此在設計液壓泵時,齒輪泵的齒輪模數應量取小值,齒輪取最大數,卸荷槽的形狀和尺寸要合理,以減小液壓沖擊;柱塞泵的柱塞數的確定應科學合理,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,泵的吸油口應足夠大,而且應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,可以延長閥門關閉時間。

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