典型液压传动系统实例分析

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1、第四章典型液压传动系统实例分析第一节液压系统的型式及其评价一、液压系统的型式通常可以把液压系统分成以下几种不同的型式。1．按油液循环方式的不同分按油液循环方式的不同，可将液压系统分为开式系统和闭式系统。（1）开式系统图4.1开式系统如图4.1所示，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，导致工作机构运动

2、的不平稳及其它不良后果。为了保证工作机构运动的平稳性，在系统的回油路上可设置背压阀，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。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，因此仍为大多数工程机械所采用。（2）闭式系统如图4.2所示。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联，

3、工作液体在系统的管路中进行封闭循环。闭式直系统结构较为紧凑，和空气接触机会较少，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油泵进行补油和散热，因此这种系统实际上是一个半闭式系统。·101·图4.2闭式系统1-液压泵；2-液压马达；3-单向阀，4-补油泵；5-油箱图4.3单泵系统一般情况下，闭式系统中的执行元件若采用

4、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。如大型液压挖掘机、液压起重机中的回转系统，全液压压路机的行走系统与振动系统中的执行元件均为液压马达。闭式系统中执行元件为液压马达的另一优点是在起动和制动时，其最大起动力矩和制动力矩值相等。2．按系统中液压泵的数目分按系统中液压泵的数目可将其分为单泵系统、双泵系统和多泵系统。（1）单泵系统·101·由一个液压泵向一个或一组执行元件供油的液压系统，即为单泵液压系统，如图4.3所示。单泵系统适用于不需要进行多种复合动作的工程机械，如推土机

5、、铲运机等铲土运输机械的液压系统。对某些工程机械如液压挖掘机、液压起重机的工作循环中，既需要实现复合动作，又需要对这些动作能够进行单独调节，采用单泵系统显然是不够理想的。为了更有效地利用发动机功率和提高工作性能，就必须采用双泵系统或多泵系统。（2）双泵系统图4.4为双泵液压系统图。双泵液压系统实际上是两个单泵液压系统的组合。每台泵可以分别向各自回路中的执行元件供油。每台泵的功率是根据各自回路中所需的功率而定，这样可以保证进行复合动作。图4.4双泵液压系统1-双联液压泵；2-换向阀；3-多路换向阀；4-变速阀；5-先导阀；6-行走马达；7-缓冲制动阀

6、；8-回转马达；9-回转马达换向阀当系统中只需要进行单个动作而又要充分利用发动机功率时，可采用合流供油方式，即将两台液压泵的流量同时供给一个执行元件。这样可使工作机构的运动速度加快。这种双泵液压系统在中小型液压挖掘机和起重机中已被广泛采用。（3）多泵系统为了进一步改进液压挖掘机和液压起重机的性能，近年来在大型液压挖掘机和液压起重机中，开始采用三泵系统。图4.5为三泵液压系统原理图。这种三泵液压系统的特点是回转机构采用独立的闭式系统，而其它两个回路为开式系统。这样，可以按照主机的工作情况，把不同的回路组合在一起，以获得主机最佳的工作性能。3．按所用液

7、压泵型式的不同分按所用液压泵型式的不同，可将液压系统分为定量系统和变量系统。（1）定量系统。采用定量泵的液压系统，称为定量系统，如图4.3，图4.4所示。定量系统中所用的液压泵为齿轮泵、叶片泵或柱塞泵。·101·图4.5三泵液压系统原理图图4.6定量系统与变量系统功率利用率比较液压泵的功率是按理论功率选取的。对定量泵，当发动机转速一定时，流量Q也一定。而压力是根据工作循环中需要克服的最大阻力确定的，因此液压系统工作时，液压泵功率是随工作阻力变化而改变的。在一个工作循环中液压泵达到满功率的情况是非常少的。据统计，在挖掘机中定量泵功率的平均利用率约为5

8、4~60％(图4.6)。液压系统中液压泵的理论功率与发动机有效功率之比约为0．8~1．2。对定量泵，其功率比值可取在l以上