液壓馬達中液壓系統的分類及液壓功能回路的作用
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       這是最簡單的分類方法,如農業用液壓系統、船舶用液壓系統等,本書就是按這一原則分類的。這種分類方法的優點是從名詞就可看出其應用場合,缺點是看不出該液壓系統的特點及要完成的動作。
       按液壓介質的循環方式可分為開式液壓系統和閉式液壓系統:
    (1)開式液壓系統
    如圖1. 3-1所示,液壓泵自油箱吸油,供給液壓缸或火影忍者博人传日语中字作功。而液壓缸或液壓馬達的回油則流回油箱。
    開式液壓系統結構簡單,油箱是系統中介質的吞吐和存貯場所。油液在油箱中能散熱冷卻和沉淀雜質,開式系統中的液壓缸或液壓馬達在制動或換向過程中,外負載的慣性運動所產生的能量是不能回收的,只能消耗在制動過程的發熱上。

圖1. 3-1  開式液壓系統
    (2)閉式液壓系統
    圖1. 3-2所示為一典型的閉式液壓系統。液壓泵a的進出油口與液壓馬達b的進出油口分別用管道連接。馬達的回油不回油箱而直接進入液壓泵的吸油口,形成閉合回路。操縱液壓泵a的變量機構可改變液流的方向,從而使馬達換向。為使閉式液壓系統正常工作,除了液壓泵與馬達組成的主回路以外,還須有一些元件組成輔助回路。閥1~5組成雙向安全閥,防止管A、B內的油壓超過單向閥3的調定值。為補充系統的泄漏,還須設置一個輔助的小泵c,其工作壓力由溢流閥6調定,應略高于液壓馬達的背壓,而液壓泵c的流量應略高予系統的泄漏量。液壓泵C輸出的油經過濾器、單向閥1或2補充到系統的低壓邊,多余的流量經溢流
閥6流回油箱。
 
  

  圖1. 3-2  閉式液壓系統
    閉式液壓系統結構較復雜,但油箱容積小,結構緊湊。馬達有背壓直接供入泵的吸油口,降低了對液壓泵的自吸性能的要求。而開式液壓系統的馬達背壓不能供給液壓泵的吸油口而只能變成熱能在背壓閥中白白消耗掉。
    閉式液壓系統制動過程可通過操縱泵a的變量機構使排量逐步變為零而實現的。在此過程中,外負載的慣性力變成主動力,拖動液壓馬達b成為液壓泵工況,將油流輸給液壓泵a,使液壓泵a呈液壓馬達工況而帶動發電機加速旋轉而發電,輸給電網中其他負載。故外負載的慣性能可以通過液壓馬達b變成液壓能輸給液壓泵a變成電能而回收。同樣負載在重力作用下下降的工況,執行機構在重力作用下呈液壓泵工況而把重力下降的能量變為液壓能推動液壓泵a作馬達運行,從而帶動電機成為發電機運行而回收液壓能。但液壓泵由內燃機拖動
時,則不能實現功率回收。
    由上可見,開式液壓系統適用于功率較小的機構,內燃機驅動的移動式機構(如鏟車、高空作業車、液壓汽車、起重機、挖掘機等)以及固定式機構上。而閉式液壓系統則適用于液壓泵由電動機驅動的下述機械:外負載慣性大且換向頻繁的機構(如起重機的旋轉、運行機構及龍門刨床、拉床、平面磨等往復工作臺);重力下降機構(如不平衡類型的起升、動臂擺動機構等);外負載慣性力大的重力下降機構(如平衡型起重機的變幅機構等)。閉式液壓系統也適用于要求結構特別緊湊的移動式機械上(如液壓汽車、拖拉機及礦車等的運動機構上)在大型輪船的舵機的泵控馬達系統上也常用閉式液壓系統。
在發熱量較大的閉式系統中,為改善系統的散熱情況,需增加補油量,故增設低壓選擇閥(圖1. 3-2中的閥7),使系統經常有部分低壓油經閥7排回油箱。但此時輔助泵c的流量應是主泵a的流量的20%~30%。
1.3.3按一個液壓泵所驅動的執行機構的
    數量和形式分類
1.3.3.1獨立式系統
    當一個液壓泵只向一個執行機構供油,就稱為獨立式系統。
1.3.3.2組合式系統
    一個液壓泵向幾個液壓執行器供油,稱為組合式系統。組合式系統又可分為以下四種:
  (1)并聯系統
  如圖1.3-3所示。液壓泵排出的油同時向兩個或兩個以上的執行器供油,而其回油則分別回油箱。這種系統的特點是各執行器的速度隨負載變化而改變。負載大,則速度減小。因此并聯系統只適合于外負載變化較小或對執行機構運動速度要求不嚴的場合。

    圖1.3-3并聯系統
  (2)串聯系統

  如圖1. 3-4所示,一個液壓泵向2個或2個以上的執行機構供油。液壓泵向第一個執行機構供油,以后機構的進出油口依次順序相聯,而最后一個執行機構的回油則流回油箱。

 圖1. 3-4  串聯系統

    串聯系統中,后一液壓執行機構的輸入流量等于前一執行機構的輸出流量,故串聯系統中執行機構的運動速度基本上不隨外負載而變化。泵的流量在并聯系統中被分別供應到幾個執行機構,故在相同情況下,并聯系統要求的流量比串聯系統要多。但并聯系統要求的液壓泵的油壓則比串聯系統小。
    目前中小型液壓起重機、高空作業車及小型挖掘機等大多采用串聯系統,使各機構可以同時動作而且互不干擾。提高了作業速度,簡化了系統。但串聯系統的液壓泵壓力負擔較重,故重載時不宜采用。在大多數機床、注塑機等液壓系統中常采用并聯系統,這可使液壓泵的壓力負擔較小,對有些要求同時動作的執行機構則可在各分支系統上設置節流裝置以防止互相干擾。
    (3)獨聯系統
    在工程機械液壓系統中,為了簡化管路,使結構緊湊,常用多路換向閥來達到系統油路的不同連接方式。圖1.3-5a為并聯系統,b為串聯系統,c為獨聯系統。
    如圖1.3-5c所示,每一換向閥的進油腔與其前一換向閥的中立位置進油路相連,而各閥的回油管則同時與總回油管相連。這樣各閥控制的液壓執行機構就互不相通,一個液壓泵在同一時間只能向一個執行機構供油,故稱為獨聯系統,系統中液壓泵的壓力和流量按各執行機構單獨工作時最大壓力及最大流量來決定。
    (4)復聯系統
    復聯系統是以上三種系統的組合,如并聯一獨聯、串聯一獨聯、串聯一并聯等系統。圖1. 3-6為并聯一獨聯系統。多路閥A控制一部分并聯的液壓執行機構。多路閥B則控制另一部分并聯的液壓執行機構。但兩個多路閥所控制的執行機構之間是相互獨立的。所以在B閥操縱的執行機構動作時,即使誤操作A閥,也不會使A閥控制的執行機構誤動作。
圖1. 3-7為串聯一獨聯系統。多路閥A控制的執行機構互相串聯,多路閥B控制的執行機構也互相串聯,這兩個串聯系統之間則由閥1使它們相獨聯。這樣在B閥操縱的執行機構動作時,不致因誤操作A閥而引起A閥控制的執行機構誤動作導致事故。
1.3.4按系統所用泵的數量分類
    按液壓系統所用泵的數量可分為單泵系統和多泵系統。
1.3.4.1單泵系統
    單泵系統結構簡單,常用于下列情況:
    (1)功率較小,工作不太頻繁的一些開式系統,如16t以下中小型液壓汽車起重機、高空作業車、鏟斗容量0. 4rri3以下的小型半液壓挖掘機、小型鏟車等。
    (2)功率較小,外負載慣性較小的一些開式系統。如小型機械手、磨床等要求精確換向、定位的系統。為此要求運動有減速過程。半自動車床中要求有些機構有快進和工進兩種速度。這些機構都宜用節流的方法來調速和減速緩沖,由于功率較小,故溫升或沖擊不會太大。

a)

B)

 

    c)

圖1:3-5  多路換向閥系統
 

圖1. 3-6并聯一獨聯系統
伸縮    變幅        支腿

    圖1. 3-7  串聯一獨聯系統
1. 3.4.2多泵系統
    多泵系統結構較復雜,但有其特點,常用于下列情況:
    (1)用于單回路系統
    由圖1. 3-2可知,閉式系統有一個主泵并有一個輔助泵以補充泄漏及冷卻系統。
    在組合機床、半自動車床等單回路系統中,有時也采用雙泵。輕載快進時,兩泵合流供油,如圖1. 3-8所示。重載慢進時卸荷閥1打開低壓大流量泵A卸荷,高壓小流量泵B單獨向系統供油,以節省功率降低溫升。有些油壓機、注塑機等也要求快慢速比大,并有一段保壓時間,則也用雙泵系統,在快速時雙泵供油,慢速及保壓時單個小泵供油,以減少功率消耗和溫升。

    圖1. 3-8雙泵供油回路系統
    (2)用于多回路系統
    圖1.3-9為采用雙泵的挖掘機液壓系統簡圖。圖中泵A向動臂液壓缸、斗桿液壓缸、回轉馬達及左行馬達供油,組成一獨聯回路;泵B向鏟斗液壓缸、動臂液壓缸、斗桿液壓缸及右行馬達供油,組成另一獨聯回路,故為雙回路系統。這兩回路本身及兩回路之間都不互相干擾,從而使分屬于這兩回路中的任意兩機構在輕載及重載時都能實現無干擾的同時動作,提高挖掘機的生產率和發動機的效率。

圖1. 3-9雙泵雙回路系統
1.3.5液壓功能回路
    上述1.3.1、1.3.2、1.3.3、1.3.4各節的分類方法是根據整個液壓系統的特點來分類的。而一個液壓系統要完成主機的動作,必須同時具備幾種功能。例如圖1. 1-1所示的系統,為了使液壓馬達正反向都能轉動,就必須有換向閥,為了保證系統的安全,不超壓,就必須有安全閥。又如圖1.1-2所示系統,為了保證系統安全,須設置閥1~5所組成的橋式回路,使系統壓力不超過閥3的設定值,為保證補油泵多余流量能溢流,須設置溢流閥6。所以我們還可從完成不同的功能這一角度對整個液壓系統進一步分解。一個完整的液壓系統可以分解為幾個功能回路。這種功能回路分別完成不同的功能,從而使整個系統完成主機要求的動作。按所完成的功能不同來分類的回路稱為功能回路,也稱為基本回路。
    按功能來區分回路的最大優點是便于液壓系統的設計及分析。一個液壓系統的功能不外乎壓力調節、速度調節及方向調節。在設計一個系統時把幾種基本回路組合起來就可以完成所要求的動作。關于功能回路的詳細分析,在第3章中敘述。

本文標題:液壓馬達中液壓系統的分類及液壓功能回路的作用


分類:液壓行業知識
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