開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)特點分析以及優(yōu)缺點對比
以下用開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)來講解
開式系統(tǒng)
開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油,通過換向閥給液壓缸(或液壓馬達)供油以驅動工作機構,液壓缸(或液壓馬達)的回油再經(jīng)換向閥回油箱。在泵出口處裝溢流閥。這種系統(tǒng)結構較為簡單。由于系統(tǒng)工作完的油液回油箱,因此可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質的作用。但因油液常與空氣接觸,使空氣易于滲入系統(tǒng),導致路上需設置背壓閥,這將引起附加的能量損失,使油溫升高。
在開式系統(tǒng)中,采用的液壓泵為定量泵或單向變量泵,考慮到泵的自吸能力和避免產生吸空現(xiàn)象,對自吸能力差的液壓泵,通常將其工作轉速限制在額定轉速的75%以內,或增設一個輔助泵進行灌注。工作機構的換向則借助于換向閥。換向閥換向時,除了產生液壓沖擊外,運動部件的慣性能將轉變?yōu)闊崮埽挂簤河偷臏囟壬摺5捎陂_式系統(tǒng)結構簡單,仍被大多數(shù)起重機所采用。
閉式系統(tǒng)
在閉式系統(tǒng)中,液壓泵的進油管直接與執(zhí)行元件的回油管相連,工作液體在系統(tǒng)的管路中進行封閉循環(huán)。閉式系統(tǒng)結構較為緊湊,與空氣接觸機會較少,空氣不易滲入系統(tǒng),故傳動的平穩(wěn)性好。工作機構的變速和換向靠調節(jié)泵或馬達的變量機構實現(xiàn),避免了在開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復雜,由于閉式系統(tǒng)工作完的油液不回油箱,油液的散熱和過濾的條件較開式系統(tǒng)差。為了補償系統(tǒng)中的泄漏,通常需要一個小容量的補液泵進行補油和散熱,因此這種系統(tǒng)實際上是一個半閉式系統(tǒng)。
一般情況下,閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件若采用雙作用單活塞桿液壓缸時,由于大小腔流量不等,在工作過程中,會使功率利用率下降。所以閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般為液壓馬達。
工程機械液壓傳動系統(tǒng),有開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng),國內小噸位汽車起重機通常采取具有換向閥把持的開式系統(tǒng),實現(xiàn)履行機構正、反方向活動及制動的請求。中、大噸位起重機大多采用閉式系統(tǒng),閉式系統(tǒng)采取雙向變量液壓泵,通過泵的變量轉變主油路中液壓油的流量和方向,來實現(xiàn)履行機構的變速和換向,這種節(jié)制方法,可以充分體現(xiàn)液壓傳動的長處。
閉式液壓驅動系統(tǒng)在工作中不斷有油液泄露(連續(xù)的高壓油內泄是元件設計的固有產物),為了彌補這些泄漏和耗費,保持閉式系統(tǒng)正常工作,必需給閉式體系及時彌補油液。閉式系統(tǒng)主泵上通軸附設一個小排量補油泵,由于補油泵的排量和壓力相對主泵均很小,所以其附加功率喪失通常僅為傳動裝置總功率的1%~2%,可以忽咯不計。在閉式系統(tǒng)液壓工作裝置中設有補油溢流閥和補油單向閥,補油溢流閥限制最高補油壓力,補油單向閥依據(jù)兩側管路液壓油壓力的高下,選擇補油方向,向主油路低壓側補油,以補償由于泵、馬達容積損失所泄露的流量;主泵的兩側設有兩個高壓溢流閥,斜盤快速擺動時呈現(xiàn)的壓力峰值及最大壓力由高壓溢流閥維護,防止泵和馬達超載;該液壓裝置中還設有壓力切斷閥,壓力切斷閥相當于一種壓力調節(jié),當?shù)竭_設定的壓力時,將油泵的排量回調到為零的狀況。另外,在補油泵出口處還設有過濾器,對液壓系統(tǒng)工作介質進行過濾,進步了液壓油的干凈度。
閉式體系具有以下優(yōu)點:
(1)目前閉式系統(tǒng)變量泵均為集成式構造,補油泵及補油、溢流、把持等功效閥組集成于液壓泵上,使管路銜接變得簡略,不僅縮小了安裝空間,而且減少了由管路銜接造成的泄露和管道振動,進步了體系的可靠性,簡化了操作進程。
(2)補油系統(tǒng)不僅能在主泵的排量產生變更時保證容積式傳動的響應,進步系統(tǒng)的動作頻率,還能增添主泵進油口處壓力,防止大流量時產賭氣蝕,可有效提高泵的轉速和防止泵吸空,提高工作壽命;補油系統(tǒng)中裝有過濾器,提高傳動裝置的可靠性和應用壽命;另外,補油泵還能便利的為一些低壓幫助機構供給動力。
(3)由于僅有少量油液從油箱中汲取,減少了油箱的損耗。
開式液壓系統(tǒng)的特點:
(1)一般采用雙泵或三本供油,先導油由單獨的先導泵提供。有些液壓執(zhí)行元件所需功率大需要合流供油,合流有兩種方式:①閥內合流。一般有雙泵合流供給一個閥桿,在由該閥一般桿控制供油給所需合流的液壓執(zhí)行元件。該合流方式的閥桿的孔徑設計需要考慮多泵供油所虛的流通面積。②閥外合流。雙泵分別通過各自閥桿,通過兩閥泛聯(lián)動操縱,在閥桿外合流供油給所需合流的液壓執(zhí)行元件。雖然操縱結構相對復雜、體積較大,但由于流經(jīng)閥桿的餓是單泵流量,閥桿孔徑相對較小,而且有可能與其他閥桿通用。
(2)多路閥常進行分塊且分泵供油,每一閥組根據(jù)實際需要可利用直通供油道和并聯(lián)供油道兩種油道。前者可實現(xiàn)優(yōu)先供油,既上游閥桿動作時,壓力油就供給該閥桿操縱的液壓元件,而下游閥桿操縱的液壓元件就不能動作。后者可實現(xiàn)并供油。
(3)為滿足多種作業(yè)工況及復合動作要求,一般采用簡單的通斷型二位二通閥和插裝閥,把油從某一油路直接引到另一油路,并往往采用單向閥防止油回流,構成單向通道。通斷閥操縱有以下3種方式:①采用先導操縱油聯(lián)動操縱,先導操縱油在控制操縱閥桿移動的同時,聯(lián)動操縱通斷閥。②采用操縱閥中增加一條油道作為控制通斷閥的油道,這樣在操縱操縱閥的同時,也操縱了通斷閥的開閉。
開式油路的另一缺點是:當一個泵供多個執(zhí)行器同時動作時,因液壓油首先向負載輕的執(zhí)行器流動,導致高負載的執(zhí)行器動 作困難,因此,需要對負載輕的執(zhí)行器控制閥桿進行節(jié)流。
閉式液壓系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
(1)目前閉式系統(tǒng)變量泵均為集成式結構,補油泵及補油、溢流、控制等功能閥組集成于液壓泵上,使管路連接變得簡單,不僅縮小了安裝空間,而且減少了由管路連接造成的泄漏和管道振動,提高了系統(tǒng)的可靠性,簡化了操作過程。
(2)補油系統(tǒng)不僅能在主泵的排量發(fā)生變化時保證容積式傳動的響應,提高系統(tǒng)的動作頻率,還能增加主泵進油口處壓力,防止大流量時產生氣蝕,可有效提高泵的轉速和防止泵吸空,提高工作壽命;補油系統(tǒng)中裝有過濾器,提高傳動裝置的可靠性和使用壽命;另外,補油泵還能方便的為一些低壓輔助機構提供動力。
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