闭式变量泵驱动油缸的液压系统

液压气动与密封/2018年第09期

doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2018.09.017

闭式变量泵驱动油缸的液压系统

鲁湖斌

(山特维克矿山工程机械（中国）有限公司，上海200344)

摘要：闭式液压系统相较于开式液压系统而言，具有工作压力、工作效率高，油箱体积小，易于实现无级变速控制和双向控制，所以

被广泛应用于工程机械、矿山机械等大型设备的行走驱动以及回转驱动等马达，但驱动油缸需要有特殊的设计。该文着重介绍了闭

式变量泵驱动液压油缸的特殊设计工作原理以及计算选型，并通过现场测试，验证了理论的正确性，满足实际应用所需。此方案已应

用是实际产品。

关键词！闭式变量泵;驱动;油缸;液压系统

中图分类号:TH137.7 文献标志码:A 文章编号：1008A813(2018)09A058-03

A Hydraulic System of Closed-loop Variable Pump Driving Cylinder

LUHu-bin

(Sandvik Mining 0Construction (China)Ltd.，Co. Shanghai200344，China)

A bstract: Comparing with open-loop system，closed-loop s ystem has high working pressure，high working efficiency and sma and it is easy to achieve stepless speed control and two-way control. Base on those advantages，it is used motors in construction and mining machine. It needs special deign when driving cylinders. This article mainly introduces the working principle

of closed-loop variable pump driving hydraulic cylinder，as well as the components selection and calculation. Verifying the correctness of the

theory by field testing，and it p roves that the design meets the requirement. This system has been applied in the real products.

Key w ords：closed-loop variable pump；driving；cylinder；hydraulic system

0引言

闭式液压系统相较于开式液压系统而言，具有工作 压力、工作效率高，油箱体积小，易于实现无级变速控制 和双向控制，所以被广泛应用于工程机械、矿山机械等大 型设备的行走驱动以及回转驱动。以上动作都是以马达 作为执行机构。本文将针对牙轮钻机设备的特殊应用，介绍闭式泵驱动油缸的工作原理、计算选型、测试及数据 分析。本文所述方案已应用于实际产品中[1]。

1牙轮钴机闭式系统

牙轮钻机液压系统主要分为五部分:左行走系统、右行走系统、推进系统、旋转系统和辅助系统。其中，推进系统和旋转系统为钻孔作业时的系统，左行走系 统和右行走系统为分别控制左、右履带驱动的系统。钻孔作业与行走作业两者不能同时使用，上述应用需 求为行走系统和钻孔作业系统共用闭式泵提供了可能

收稿日期：2017-09-11

作者简介：鲁湖斌（1981-)，男，浙江上虞人，工程师，硕士，研究 方向为液压气动技术。

58性。即利用2台闭式泵，在行走作业时，分别驱动左行

走和右行走;在钻孔作业时，分别驱动推进和旋转。通

过切换阀来切换两种作业模式。通常，行走以及旋转

动作由马达驱动，而推进动作由油缸驱动。由于油缸

伸缩时进出油量的不同，这就需要设计一个回路来实

现闭 泵 油 时所需要的 油和 油。

闭式系统中的补油非常重要，主要有以下几个方

面的作用(3):

(1)补充闭式系统中泵、马达及油缸的泄漏；

(2)作为控制泵排量大小及输出流量方向的控制 油源；

(3)冷油补充进入闭式系统，降低闭式系统中的 油液温度；

(4)提供的补油压力帮助斜盘式柱塞泵回程，保 证滑靴紧贴斜盘[3]。

2闭式泵驱动油缸

2.1工作原理

如图1所示闭式泵驱动行走马达和推进油缸的液

压原理图。

闭式栗1为行走马达15和进油缸20、21供油&电磁换向阀19 电时，换向 5、6 闭泵1油 行 达15 ，此时行走模 ％定量泵4为闭式泵1自带的补油泵，单向阀2、3向闭式 油，同时定量泵4 为闭式泵变量机构及换向阀5、6的先制油源（图1中未画出）。制变量泵1的量，制行 达 及 &电磁换向阀19得电时，定量泵4提供的先导压

向阀5、6 向，从而闭式泵1油 进油

20、21，此时推进模 。控制量泵1的

量，制进油缸20、21及运行速&油 时进出油 的，需要设计油 油缸在伸出时 油，时 油。

进油缸20、21出时，闭泵1压油从B 口出油，经 向阀5后到达控制 A1，再经过A2后到达推进油缸大腔；同时压力油 电磁阀14到达 11的先 ，降 设定压力，进油缸20、21小腔回油能顺利 11及向阀

6后到达闭式泵1的A 口。油的大腔面积大于腔面积，所油出时排出的油液 人，缺少的油液从泵18 减压阀17以及单向阀16 人闭式泵A 口，使闭 行，减压阀17的设定 闭泵1 的油压 。进油20、21 出的同时使电磁换向阀15、14得电，此时

Hydraulics Pneumatics & Seals/3^0.09.2018

现 进功能，即油大腔腔 ，小腔的回

油都进人到大腔，泵1A 口的进油量全由泵18 &

进油缸20、21时，闭泵1压油从

A 口出油，经过换向阀6后到达控制阀组B1，再经过单 向阀12后到达推进油 腔;单向阀16 止压力油进人泵18;压力油同时打开 9以及液压单向阀10，流 8进油缸20、21大腔 ；压油推

动油缸缩回时，大腔回油通过A2、A1口并 向阀5到达闭式泵1B 口；油的大腔面积大腔面，所油时排出的油液 大 人 ，多的油液 流阀8回到油箱，完成闭式系

行。流 8 的设定压 油压 ，

9的设定压力稍高 油压力2 ~ 3 Gar即可。

2.2计算选型[4]

要计算内容为确定补油流量和排油流量，并根 据计算结 择 的元件。

液压泵 计算公式：

b= ; • ' •#,1000(1)

Z=; •Ap/(20 • ! •#mh)(2) Y%= 2! •Z• '/60000 =b k • $：(600 • #)(3)

式中；排量（m[r);

转速(r/min);

B k输出流m

C L/min);

#— ；

P i—输入 （k W);

Z一转矩（N m);

$/ —一闭式泵两端压差（G:

#m h机 ;

#t总 &

油缸计算公式：

BGQ r=[2/[(4)

< B r(5)式中B g----大腔流量（L/min)，油缸伸出时等于泵

出流量；

Br----小腔流量（L/min)，油缸缩回时等于泵

出流量；

[----缸径（m m);

[----杆径（m m);

$B —流量差，即油 出时小腔侧所需的补

油流量，也是油 时大腔侧所需的

油流量。

表1中的计算数据基于泵为C E X R O T H A4V G125，发动机 2200 $m i n，油 160/115。根据计算式

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