液壓閉式系統分析

和尋常的開式液壓系統相比,液壓閉式系統有著獨特的優勢。

液壓閉式系統不僅其迴路的能源消耗量較低,而且其結構緊密程度較高,可以輕鬆做到無級變速,在工程機械液壓系統中,液壓閉式系統在業內有著十分普遍的運用。本文主要闡述了液壓閉式系統的特徵及其優勢。

液壓閉式系統的簡介

液壓系統按照工作媒介的循環方法劃分成開式系統和閉式系統。在開始系統中,泵會將液壓油自油箱向外輸出,通過相關控制組件將其通過相關管道輸送至目標元件,回油也會通過該控制組件來運行。而閉式系統內,泵的輸送油口與相關組件的輸送油口進行連接,使液壓油在多個執行組件和泵之間循環輸送。通常能見到的挖掘機、起重機等機械設備的執行機構中都會運用到液壓系統,這些設備的結構相比較為簡單,油箱也有散熱設計,並且整個構造的成本也較低,一般都會選擇定量泵以及單向變量泵等,利用節能閥和變向閥來做到變速,通常以馬達以及油缸作為執行組件。

液壓閉式系統的原理

圖1便是一個景點的液壓閉式系統的迴路圖,其中A和B兩個油口直接與執行組件以及馬達進行連接,馬達的換向直接利用液壓泵的斜角進行調整,以此來對兩個油口的出油方向進行控制,進而控制馬達的旋轉方向。其優勢便是能夠降低控制組件的節流損失,尤其是在流量較高時,節能作用最為明顯。在整個閉式液壓系統中,

理論上泵輸送到馬達和馬達返回至泵的液壓油是一致的,不過實際情況下卻並非如此,因為馬達與泵在運作過程中都會在多個部位產生摩擦,而這些摩擦都需要進行潤滑,同時還可能會出現洩漏的現象,泵的伺服控制組件也必須要用到液壓油,因此這也直接決定了泵輸送至馬達和馬達返回的液壓油無法保持一致。所以,針對這種情況也設計了相關補油泵來補充液壓閉式系統在運作過程中消耗的液壓油。因為閉式系統的蓋亞出油口的壓力可以高達43MPa,並且A和B兩個出油口必須按照實際情況來進行靈活的調整,轉變成高壓輸油口或是低壓的回油口,所以也設計了一定的功能閥,使其發揮安全閥以及補油的作用,而補油的壓力值通常為2.5MPa,而補油泵還可以為伺服控制系統供給能源。補油泵的壓力值根據補油的溢流閥來進行調整,由於閉式液壓系統中的液壓油始終處於封閉式的循環狀態,所以液壓油在散熱方面便面臨著很大難度,並且其中的一些顆粒物等排出較為困難,因此在液壓馬達中也加入了迴路沖洗閥,沖洗閥中配備梭閥,並且沖洗溢流閥和梭閥低壓面相連接,不會對閉式液壓系統的正常運作造成影響,之後利用節流口來設置沖洗的液壓油量,一些液壓油從系統中流出後,經過相關處理的液壓油便會利用補油泵來進行補充
,如此一來,在不影響液壓閉式系統正常運作的情況下可以有效地對液壓油進行過濾及散熱。

液壓閉式系統分析

液壓閉式系統的優勢

表1為SAUER-DANFOSS的閉式系統泵和開式系統泵的相關數據對比,由此能夠直觀地看出液壓閉式系統的優勢。而造成液壓閉式系統與開式系統的這種差異的主要成因便是這兩種系統的運作原理存在差異。在壓力方面由於液壓開式系統主要自液壓油箱中對液壓油進行抽出並運送,在抽油的過程中會產生一定的負壓力,而這種負壓力會使滑靴底部油膜出現空吸的現象,同時負壓還會對柱塞施加一定的力,正常情況下滑靴不會與斜盤連接,在柱塞中自吸油區移動到壓油區時會產生一定的衝力,這也導致了降低液壓開式系統的壓力值。而液壓閉式系統則能夠剛好解決了液壓開始系統的缺陷,液壓閉式系統的進油點具有大概2.5MPa的補油壓力,而液壓油通過壓力被輸送至活塞缸體,滑靴地面就算是處於吸油區也會保證壓力油膜的穩定。並且,因為柱塞一直在壓力的作用下固定在斜盤中,所以柱塞會緊貼斜盤,不會與回程盤進行連接,所以也不會對回程盤造成影響,而滑靴也不會方面也不會出現遠離斜盤進而在移動到壓油區在衝力的作用下出現損傷,因此液壓閉式系統相對來說不僅效率更高,穩定性更強,而且還可以經受更加高額的壓力。

在轉速方面,液壓開式系統因為其中回程盤會被吸油口的負壓力所影響,並且因為柱塞也會隨著斜盤的活動出現回返活動的現象。當轉速不斷提高的過程中,其中的慣性影響也越來越大,同時對於回程盤的影響也越來越明顯,這也極大地降低了液壓開式系統的轉速。而液壓閉式系統的進油方式是通過壓力作用來實現的,而滑靴不會影響到回程盤,並且充油所產生的壓力還可以降低柱塞往返活動的慣性力,這也能夠保證回程盤在被液壓開式系統同樣的力的作用下,最大轉速明顯高於液壓開式系統的轉速。

液壓閉式系統分析

綜上所述,液壓閉式系統與液壓開式系統相比有著自身獨特的特徵以及優勢,而這些優勢也使得液壓閉式系統在工程機械設備中的運用越來越廣泛。因此,在液式系統運作過程中,要對其進行有效並規範地運用,並充分保護液壓閉式系統中的馬達和泵等液壓組件,使其能夠發揮應有的作用。

文章來自 《科技創新》 原創作者 吳勇 田明飛


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