工程机械液压传动系统开式系统与闭式系统区别及优缺点解读

工程机械液压传动系统开式系统与闭式系统区别及优缺点

开式系统

开式系统是指液压泵 1从油箱 5吸油, 通过换向阀 2给液压缸 3(或液压马达供油以驱动工作机构,液压缸 3(或液压马达的回油再经换向阀回油箱。在泵出口处装溢流阀 4。这种系统结构较为简单。由于系统工作完的油液回油箱, 因此可以发挥油箱的散热、沉淀杂质的作用。但因油液常与空气接触,使空气易于渗入系统,导致路上需设置背压阀,这将引起附加的能量损失,使油温升高。在开式系统中, 采用的液压泵为定量泵或单向变量泵, 考虑到泵的自吸能力和避免产生吸空现象, 对自吸能力差的液压泵, 通常将其工作转速限制在额定转速的 75%以内, 或增设一个辅助泵进行灌注。工作机构的换向则借助于换向阀铸造。换向阀换向时, 除了产生液压冲击外, 运动部件的惯性能将转变为热能,而使液压油的温度升高。但由于开式系统结构简单,仍被大多数起重机所采用。

闭式系统

在闭式系统中, 液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连, 工作液体在系统的管路中进行封闭循环。闭式系统结构较为紧凑,不口空气接触机会较少,空气不易渗入系统,故传动的平稳性好。工作机构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现, 避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。但闭式系统较开式系统复杂, 由于闭式系统工作完的油液不回油箱, 油液的散热和过滤的条件较开式系统差。为了补偿系统中的泄漏,通常需要一个小容量的补液泵进行补油和散热, 因此这种系统实际上是一个半闭式系统。

一般情况下, 闭式系统中的执行元件若采用双作用单活塞杆液压缸时, 由于大小腔流量不等, 在工作过程中,会使功率利用率下降。所以闭式系统中的执行元件一般为液压马达。

工程机械液压传动系统, 有开式系统和闭式系统, 国内小吨位汽车起重机通常采取具有换向阀把持的开式系统,实现履行机构正、反方向活动及制动的请求。中、大吨位起重机大多采用闭式系统,

闭式系统采取双向变量液压泵, 通过泵的变量转变主油路中液压油的流量和方向, 来实现履行机构的变速和换向,这种节制方法,可以充足体现液压传动的长处。

重型机械厂中、大吨位起重机液压工作装置, 通常采取斜盘式轴向柱塞变量泵和定量马达组成的闭式系统。斜盘式变量柱塞泵的流量与驱动转速及排量成正比, 并且可无级变量。闭式回路中变量泵的出油口和马达的进油口相连, 马达的出油口和泵的进油口相连, 组成一个封闭的液压油路, 无需换向阀, 通过调节变量泵斜盘的角度来转变泵的流量及压力油的方向, 从而改变马达的转速和旋转方向。变量泵的流量随斜盘摆角变更可从零增添到最大值。当斜盘摆过中位,可以安稳转变液体流动方向, 因此微动性好,且工作安稳。

闭式液压驱动系统在工作中不断有油液泄露 (连续的高压油内泄是元件设计的固有产物 , 为了弥补这些泄漏和耗费, 保持闭式系统正常工作, 必需给闭式体系及时弥补油液。闭式系统主泵上通轴附设一个小排量补油泵, 由于补油泵的排量和压力相对主泵均很小, 所以其附加功率丧失通常仅为传动装置总功率的 1%~2%,可以忽咯不计。在闭式系统液压工作装置中设有补油溢流阀和补油单向阀, 补油溢流阀限制最高补油压力, 补油单向阀依据两侧管路液压油压力的高下, 选择补油方向, 向主油路低压侧补油, 以补偿由于泵、马达容积丧失所泄露的流量; 主泵的两侧设有两个高压溢流阀, 斜盘快速摆动时呈现的压力峰值及最大压力由高压溢流阀维护, 防止泵和马达超载; 该液压装置中还设有压力切断阀, 压力切断阀相当于一种压力调节, 当到达设定的压力时, 将油泵的排量回调到为零的状况。另外,在补油泵出口处还设有过滤器,对液压系统工作介质进行过滤,进步了液压油的干净度。闭式体系具有以下优点:

(1目前闭式系统变量泵均为集成式构造,补油泵及补油、溢流、把持等功效阀组集成于液压泵上, 使管路衔接变得简略, 不仅缩小了安装空间, 而且减少了由管路衔接造成的泄露和管道振动, 进步了体系的可靠性,简化了操作进程。

(2补油系统不仅能在主泵的排量产生变更时保证容积式传动的响应,进步系统的动作频率,还能增添主泵进油口处压力, 防止大流量时产赌气蚀, 可有效提高泵的转速和防止泵吸空, 提高工作寿命; 补油系统中装有过滤器, 提高传动装置的可靠性和应用寿命; 另外, 补油泵还能便利的为一些低压帮助机构供给动力。

(3由于仅有少量油液从油箱中汲取,减少了油箱的损耗。

开式液压系统的特点:

(1一般采用双泵或三本供油,先导油由单独的先导泵提供。有些液压执行元件所需功率大需要合流供油, 合流有两种方式:①阀内合流。一般有双泵合流供给一个阀杆, 在由该阀一般杆控制供油给所需合流的液压执行元件。该合流方式的阀杆的孔径设计需要考虑多泵供油所虚的流通面积。②阀外合流。双泵分别通过各自阀杆, 通过两阀泛联动操纵, 在阀杆外合流供油给所需合流的液压执行元件。虽然操纵结构相对复杂、体积较大,但由于流经阀杆的饿是单泵流量,阀杆孔径相对较小,而且有可能与其他阀杆通用。

(2多路阀常进行分块且分泵供油,每一阀组根据实际需要可利用直通供油道和并联供油道两种油道。前者可实现优先供油, 既上游阀杆动作时, 压力油就供给该阀杆操纵的液压元件, 而下游阀杆操纵的液压元件就不能动作。后者可实现并供油。

(3为满足多种作业工况及复合动作要求,一般采用简单的通断型二位二痛阀和插装阀,把油从某一油路直接引到另一油路,并往往采用单向阀防止油回流,构成单向通道。通断阀操纵有以下 3种方式:①采用先导操纵油联动操纵, 先导操纵油在控制操纵阀杆移动的同时, 联动操纵通断阀。②采用操纵阀中增加一条油道作为控制通断阀的油道, 这样在操纵操纵阀的同时, 也操纵了通断阀的开闭。

开式油路的另一缺点是:当一个泵供多个执行器同时动作时, 因液压油首先向负载轻的执行器流动,导致高负载的执行器动作困难,因此,需要对负载轻的执行器控制阀杆进行节流。

闭式液压系统具有以下优点:

(1目前闭式系统变量泵均为集成式结构,补油泵及补油、溢流、控制等功能阀组集成于液压泵上, 使管路连接变得简单, 不仅缩小了安装空间, 而且减少了由管路连接造成的泄漏和管道振动, 提高了系统的可靠性,简化了操作过程。

(2补油系统不仅能在主泵的排量发生变化时保证容积式传动的响应,提高系统的动作频率,还能增加主泵进油口处压力, 防止大流量时产生气蚀, 可有效提高泵的转速和防止泵吸空, 提高工作寿命; 补油系统中装有过滤器, 提高传动装置的可靠性和使用寿命; 另外, 补油泵还能方便的为一些低压辅助机构提供动力。

(3由于仅有少量油液从油箱中吸取,减少了油箱的损耗。

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