习题与实践操作

2026年01月15日

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图4-5　气囊式蓄能器

1—壳体;2—气囊;3—充气阀;4—限位阀

(2)气囊式蓄能器

图4-5所示为气囊式蓄能器。它主要由壳体1、皮囊2、充气阀3、限位阀4等组成。在工作时,从充气阀3向皮囊2内充进一定压力的气体,然后关闭充气阀,使气体封闭在皮囊2内,液压油从壳体底部限位阀4处引入皮囊2外腔,使皮囊受压缩而储存液压能。气囊式蓄能器惯性小、反应灵敏、结构紧凑、重量轻、充气方便,一次充气后能长时间的保存气体,在液压系统中应用广泛。气囊式蓄能器工作压力为3.5～35MPa,总容量为0.6～200L,温度适用范围为-10～+65℃。

四、热交换器

由于液压系统能量损失转换为热量,会使油液温度升高。若长时间油温过高,油液黏度下降,泄漏增加,密封老化,油液氧化,会严重影响系统正常工作。为保证正常工作温度在20～ 65℃,需要在系统中安装冷却器。相反,油温过低,油液黏度过大,设备启动困难,压力损失加大并引起较大的振动,则应安装加热器并由温度控制器控制。

冷却器要求有足够的散热面积,散热效率高,压力损失小。根据冷却介质不同有风冷式、水冷式和制冷式三种。

图4-6所示为最简单的蛇形管冷却器,它直接安装在油箱内并浸入油液中,管内通冷却水。这种冷却器的冷却效果不好,耗水量大。

图4-6　蛇行管水冷却器

液压系统中用得较多的是一种强制对流式多管冷却器,如图4-7所示。油从进油口进入,从出油口流出;冷却水从右端盖4中部的进水口进入,通过多根水管3从左端盖1上的出水口流出,油在水管外面流过,三块隔板2用来增加油液的循环距离,以改善散热条件。水冷式冷却器的冷却效果较好。

图4-7　强制对流式多管冷却器

1—左端盖;2—隔板;3—水管;4—右端盖

冷却器一般应安装在回油路或在溢流阀的溢流管路上,图4-8所示是其正确的安装位置。液压泵输出的压力油直接进入液压系统,已经发热的回油和溢流阀溢出的热油一起通过冷却器1进行冷却后,回到油箔。单向阀2是保护冷却器用的。当不需要进行冷却时可将截止阀3打开,使油直接回油箱。

图4-8　冷却器的连接方式

图4-9　电加热器

液压系统中油温过低时可使用加热器,一般常采用结构简单,能按需要自动调节最高、最低温度的电加热器。电加热器的安装方式如图4-9所示。电加热器水平安装,发热部分应全部浸入油中,安装位置应使油箱内的油液有良好的自然对流,单个加热器的功率不能太大,以避免其周围油液过度受热而变质。

五、压力表

液压系统各工作点的压力一般都用压力表来观测,以调整到要求的工作压力。在液压系统中最常用的是弹簧管式压力表,其工作原理如图4-10所示。当压力油进入压力表后使弹簧弯管1变形,其曲率半径增大,通过杠杆4使扇形齿轮5摆动,经小齿轮6带动指针2偏转,从刻度盘3上即可读出压力值。

图4-10　弹簧管式压力表

1—弹簧弯管;2—指针;3—刻度盘; 4—杠杆;5—扇形齿轮;6—小齿轮

压力表有多种精度等级。普通精度的有1、1.5、2.5…级;精密级的有0.1、0.16、0.25…级等。

选用压力表测量压力时,其量程应比系统压力稍大,否则将影响压力表的使用寿命,一般取系统压力的1.3～1.5倍。压力计与压力管道连接时,应通过阻尼小孔,以防止被测压力突变而将压力计损坏。

六、管路及管接头

管路及管接头是用来连接液压元件,输送液压油的连接件。因此应保证管件有足够的强度、能量损失小、良好的密封和装拆使用方便。

1.管路

液压系统中使用的油管种类有钢管、紫铜管、橡胶软管、尼龙管和塑料管。应当根据液压装置的工作条件和压力大小来选择油管,油管的特点及适用场合如表4-1所示。

油管应根据液压系统的流量和压力来确定,选择的主要参数是油管的内径d和壁厚δ。内径d的选取以降低流速、减少压力损失为前提。内径过小,流速过高,压力损失大,易产生振动和噪声;内径过大,会使液压装置不紧凑。管的壁厚δ不仅与工作压力有关,而且与管子材料有关。一般根据有关标准,查手册确定内径d和壁厚δ。

2.管接头

管接头是油管与油管、油管与液压元件之间可拆卸的连接件。管接头的性能好坏直接影响液压系统的泄漏和压力损失。表4-2为常用管接头的类型及特点。

表4-1　各种油管的特点及适用场合

表4-2　常用管路接头的类型和特点

七、密封件

泄漏是液压系统常发生的情况之一,泄漏会降低效率,严重时甚至不能建立必要的压力;泄漏还会造成油液的浪费,污染环境,影响设备的使用寿命。密封是防止泄漏的最有效和最主要的方法,此外,密封还可以防止外部杂质侵入系统。按密封部分的运动特性,密封可分为用于固定连接件之间的静密封和用于相对运动件之间的动密封两类;按工作原理,密封又可分为接触密封和间隙密封。

1.接触密封

接触密封常用的密封件是密封圈,它既可以用于静密封,也可以用于动密封。密封圈常以其端面形状命名,有O形、Y形、YX形、V形等结构。密封圈尺寸及其安装沟槽尺寸均以标准化,使用时可根据需要由液压设计手册查取。

图4-11　O形密封圈

O形密封圈(图4-11所示),结构简单,密封性好,摩擦阻力小,易制造,成本低,应用广泛,工作温度范围为-40 ～+120℃,多用于静密封,也可用于动密封。用于静密封工作压力可达70MPa,用于动密封可达40MPa。当工作压力大于10MPa时,为避免O形密封圈挤入缝隙,O形密封圈的侧面应加装挡圈(防挤圈)(一侧或两侧视压力油作用方向),如图4-11。

Y形密封圈(图4-12所示),其工作压力不大于20 MPa,温度范围为-30～+80℃,一般用于轴、孔做相对移动、且速度较高的场合。Y形密封圈装配时其唇边应对着压力高的油腔,如图4-13(b)。

图4-12　O形密封圈加挡圈

(a)单向受压(p≤10MPa)　(b)单向受压(p>10MPa)　(c)双向受压(p>10MPa)

图4-13　Y形密封圈及密封原理

YX形密封圈,如图4-14所示,其特点是:两个唇边不等高,增加了底部支撑宽度。可以避免摩擦力造成的密封圈的翻转和扭曲。分为孔用(图4-14(a))和轴用(图4-14(b))两种。

V形加织物密封圈。它由支承环、密封环和压环三个形状不同的零件组成,三个环叠在一起使用,结构如图4-15所示。三个环可以都用加织物耐油橡胶制成,也可用金属做支承环和压环。工作压力可达50MPa,温度范围为-40～+80℃。密封环的数量随工作压力增高而增加,以保证其密封性,并可通过调节轴向压紧力来获得最佳的密封效果。V形加织物密封圈可用于内径和外径的密封。V形加织物密封圈密封性好,耐高压,寿命长,在直径、压力高、行程长的情况下多采用,其缺点是摩擦阻力大,轴向尺寸长。

图4-14　YX形密封圈

图4-15　V形密封圈

1—支撑环;2—V形圈;3—压环;4—缸体;6—柱塞

2.间隙密封

间隙密封是靠相对运动件配合表面间的微小间隙(0.01～0.05mm)来防止泄漏,是一种最简单的动密封方法。它广泛应用于泵、马达和阀类中。如:柱塞泵的柱塞与柱塞孔间、阀芯与阀孔间以及直径较小、压力较低的液压缸的活塞和缸体间都常用间隙密封。图4-16所示为间隙密封示意图。间隙密封的密封性能与间隙大小、压力差、配合表面的长度和直径以及加工精度等有关,其中以间隙的影响最大。在圆柱配合的间隙密封中,常在配合表面开几条环形的平衡槽(宽0.3～0.5mm,深0.5～1mm,间距为2～5mm),油在槽中形成涡流,减缓漏油的速度,同时还起到了使两配合件同轴和降低摩擦阻力,避免偏心而增加漏油量的作用。

图4-16　间隙密封

间隙密封具有结构简单,摩擦阻力小,磨损小和润滑性能好等优点,但缺点密封效果差,密封性能随工作压力升高而变差,且不能自行补偿磨损,加工精度要求高。

任务实施

一、油箱的设计

(1)油箱容量的确定,是油箱设计的关键。主要根据热平衡来确定。通常油箱的容量取液压泵每分钟流量的3～8倍进行估算。此外,还要考虑到液压系统回油到油箱不至溢出,油面高度一般不超过油箱高度的0.8倍。

(2)油箱中应设吸液过滤器,要有足够的通流能力。因需经常清洗过滤器,所以在油箱结构上要考虑拆卸方便。

(3)油箱底部做成适当斜度,并安放油塞。大油箱为清洗方便应在侧面设计清洗窗孔。油箱箱盖上应安装空气滤清器,其通气流量不小于泵流量的1.5倍,以保证具有较好的抗污能力。

(4)在油箱侧壁安装油位指示器,以指示最低、最高油位。为了防锈、防凝水,新油箱内壁经喷丸、酸洗和表面清洗后,可涂一层与工作油液相容的塑料薄膜或耐油清漆。

(5)吸油管及回油管要用隔板分开,增加油液循环的距离,使油液有足够时间分离气泡,沉淀杂质。隔板高度一般取油面高度的3/4。吸油管离油箱底距离H≥2D(D吸油管内径),距油箱壁不小于3D,以利吸油通畅。回油管插入最低油面以下,防止回油时带入空气,距油箱底h≥2d(d回油管内径),回油管排油口应面向箱壁,管端切成45°,以增大通流面积。泄漏油管则应在油面以上。

(6)大、中型油箱应设起吊钩。

二、过滤器的选用

选用过滤器时应考虑以下几个方面:

(1)过滤精度应满足系统提出的要求。过滤精度是以滤除杂质颗粒度大小来衡量,颗粒度越小则过滤精度越高。以直径d为颗粒公称尺寸,将过滤精度分为粗(d≥0.1mm),普通(d≥0.01mm)、精(d≥0.005mm)和特精(d≥0.001mm)四个等级,不同液压系统对过滤器的过滤精度要求如表4-3所示。

表4-3　各种液压泵系统的过滤精度要求

(2)要有足够的通流能力。通流能力指在一定压降下允许通过过滤器的最大流量,应结合过滤器在液压系统中的安装位置,根据过滤器样本来选取。

(3)要有一定的机械强度,不因液压力而破坏。

(4)考虑过滤器其他功能。对于不能停机的液压系统,必须选择切换式的过滤器,不停机更换滤芯;对于需要滤芯堵塞报警的场合,则可选择带发讯装置的过滤器。

三、液压管件的选择

管件包括油管和管接头。管件选择是否得当,直接关系到液压系统能否正常工作和能量损失大小,一般从强度和允许流速两个方面考虑。

液压传动系统中所用的油管,主要有钢管、紫铜管、钢丝编织或缠绕橡胶软管、尼龙管和塑料管等。油管的规格尺寸大多由所连接的液压元件接口处尺寸决定,只有对一些重要的管道才验算其内径和壁厚。

液压系统油管的选择与计算主要是计算管子的内径和壁厚。

1.液压油管内径的确定

油管的内径是根据管内允许流速和所通过的流量来确定,即在吸油管道内液体的流速取v0≤1.5m/s,在压力管道内的流速取v0=5m/s左右为宜。

由计算所得的油管内径,应按标准管径尺寸相近的油管进行圆整。

2.液压油管壁厚的计算

管子的壁厚可按下式计算:对钢管　[σ]

式中　σb——材料抗拉强度;

n——安全系数;当n<7MPa时,取n=8;n≤17.5MPa时,取n=6;n>17.5MPa时,取n =4。

对铜管　[σ]≤25MPa

选择管子壁厚时,还应考虑到加工螺纹对强度的影响。

在选择管接头时,除考虑其有合适的通流能力和较小的压力损失外,还要考虑到装卸维修方便,连接牢固,密封可靠,支承元件的管道要有相应的强度。另外还要考虑位其结构紧凑、体积小、重量轻。

知识拓展

一、过滤器的安装

过滤器在液压系统中有以下几种安装位置:

(1)安装在泵的吸油口。在泵的吸油口安装网式或线隙式过滤器,防止大颗粒杂质进入泵内,同时有较大通流能力,防止空穴现象。

(2)安装在泵的出口。安装在泵的出口可保护除泵以外的元件,但须选择过滤精度高、能承受油路上工作压力和冲击压力的过滤器,压力损失一般小于0.35MPa。此种方式常用于过滤精度要求高的系统及伺服阀和调速阀前,以确保它们的正常工作。

(3)安装在系统的回油路上。将过滤器安装在回油路可滤去油液回油箱前侵入系统或系统生成的污物。由于回油压力低,可采用滤芯强度低的过滤器,其压降对系统影响不大,为了防止过滤器阻塞,一般与过滤器并联一安全阀或安装堵塞发讯装置。

(4)安装在独立的过滤系统。在大型液压系统中,可专设由液压泵和过滤器组成的独立过滤系统,专门滤去液压系统油箱中的污物,通过不断循环,提高油液清洁度。专用过滤车也是一种独立的过滤系统。

二、蓄能器的安装

蓄能器在液压系统中的安装位置随其功能而定,但在安装时应注意以下几个问题:

(1)在安装气囊蓄能器时,应将油口朝下垂直安装。

(2)用于吸收液压冲击和压力脉动的蓄能器,应尽可能装在振源附近,并便于检修。

(3)安装在管路上的蓄能器必须用支承板或支承架固定。

(4)蓄能器与液压泵之间应设单向阀,防止液压泵停止工作时蓄能器储存的压力油倒流而使泵反转。

(5)蓄能器与管路系统之间应安装截止阀,供充气和检修用。

任务2　液压牵引采煤机液压系统的分析

知识目标：★掌握液压系统的基本回路的工作原理及特点。

能力目标：★正确分析液压系统。

任务导入

采煤机牵引部采用液压传动和控制系统实现传动、减速、调速、改变牵引方向和各种保护功能。那么这些功能是怎样实现的呢?

任务分析

无论采煤机牵引部液压系统多么复杂,总是由一些基本回路组成的。这些基本回路具有各种功能,如调整系统的工作压力,调节执行机构的运行速度,改变运动方向,使液压泵卸荷等。下面讨论液压牵引系统的一些主要问题和基本回路。

相关知识

一、压力控制回路

在液压系统中,利用压力控制元件对系统的整体或一部分压力进行控制的回路称为压力控制回路。压力控制回路主要包括:限压、调压、减压、卸荷、增压、保压、平衡等多种回路。

图4-17　限压回路

1.限压回路

如图4-17所示,系统采用变量泵供油,系统内无多余的油液需溢流,泵的工作压力由负载决定,用溢流阀限制系统的最高压力。系统在正常工作状态下,溢流阀阀口关闭,当系统过载时才打开,以保证系统的安全,此时溢流阀称其为安全阀。

2.调压回路

调压回路的功用是调定或限制液压系统的最高工作压力,或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般由溢流阀来实现这一功能。

远程调压回路。当系统需要随时调整压力时,可采用远程调压回路,图4-18所示。在主溢流阀1的远控口上接一远程调压阀2(或小流量溢流阀)。将主溢流阀1的压力调到系统的最大安全压力值,则系统的压力可由阀2远程调节控制。此时系统的压力决定于凋压阀2的调定值。

应注意:主溢流阀1的调定压力必须大于远程调压阀2的调整压力,否则,远程调压阀将不起作用。

如图4-19所示为三级调压回路。当系统需多级压力控制时,可将主溢流阀1的遥控口通过三位四通换向阀4分别连接具有不同调定压力的调压阀2和3,使系统获得三种压力调定值:换向阀左位工作时,系统压力由阀2调定;换向阀右位工作时,系统压力由阀3调定;换向阀处于中位时为系统的最高压力,由主溢流阀1来调定。

图4-18　远程调压回路

图4-19　多级调压回路

3.减压回路

减压回路的功用是使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力。

最常见的减压回路是在所需低压的支路上串接定值减压阀,如图4-20(a)所示。回路中的单向阀3用于当主回路压力低于减压阀2的调定值时,防止液压缸4的压力受其干扰,起时保压作用。

图4-20　减压回路

二级减压回路。在先导式减压阀2的遥控口上接入远程调压阀3,当二位二通换向阀处于图示位置时,缸4的压力由减压阀2的调定压力决定;当二位二通换向阀处于右位时,缸4的压力由远程调压阀3的调定压力决定。阀3的调定压力必须低于阀2。液压泵的最大工作压力由溢流阀1调定。减压回路也可以采用比例减压阀来实现无级减压。

减压阀要稳定工作,其最低调整压力应不小于0.5MPa,最高调整压力应至少比系统压力低0.5MPa。由于减压阀工作时存在阀口的压力损失和泄漏口造成的容积损失,故这种回路不宜用在压力降和流量较大的场合。

4.增压回路

增压回路用来使系统中某一支路获得较系统压力高且流量不大的油液供应。利用增压回路,液压系统可以采用压力较低的液压泵来获得较高压力的压力油。

(1)单作用增压器的增压回路

图4-21(a)是使用单作用增压器的增压回路,它适用于单向作用力大、行程小、工作时间短的场合,如制动器、离合器等。换向阀处于右位时,增压器1输出压力为多p2=p1A1/A2的压力油进入工作缸2;换向阀处于左位时,工作缸2靠弹簧力回程,高位油箱3经单向阀向增压器1右腔补油。

(2)双作用增压器的增压回路

图4-21(b)所示为双作用增压回路。由电磁换向阀的反复换向,使增压缸活塞作往复运动,其两端交替输出高压油,从而实现连续增压。

5.卸荷回路

卸荷回路是在系统执行元件短时间不工作时,而使泵在很小的输出功率下运转的回路。因为泵的输出功率等于压力和流量的乘积,所以卸荷的方法有两种,一种是将泵的出口直接接回油箱,泵在零压力或接近零压力下工作;一种是使泵在零流量或接近零流量下工作。前者称为压力卸荷,后者称为流量卸荷。

图4-21　增压回路

(1)用换向阀中位机能的卸荷回路

定量泵可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现泵降压卸荷,如图4-22(a)所示。因回路需保持一定(较低)控制压力以操纵液动元件,在回油路上应安装背压阀a。

图4-22　卸荷回路

(2)用先导式溢流阀的卸荷回路

图4-22(b)所示为二位二通电磁阀控制先导式溢流阀的卸荷回路。当先导式溢流阀1的遥控口通过二位二通电磁阎2接通油箱时,泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱,实现卸荷。

(3)限压式变量泵的卸荷回路

限压式变量泵的卸荷回路为零流量卸荷,如图4-22所示,当液压缸3活塞运动到行程终点或换向阀2处于中位时,泵1的压力升高,流量减小,当压力接近限定螺钉调定的极限值时,泵的流量减小到只补充液压缸或换向阀的泄漏,回路实现保压卸荷。系统中的溢流阀4作安全阀用,以防止泵的压力补偿装置的零漂和动作滞缓导致压力异常。

6.平衡回路

平衡回路的功用在于使执行元件的回油路上保持一定的背压值,以平衡重力负载,使之不会因自重而自行下落。

(1)采用单向顺序阀的平衡回路

图4-23(a)所示为单向顺序阀的平衡回路,调整顺序阀,使其开启压力与液压缸下腔作用面积的乘积稍大于垂直运动部件的重力。

图4-23　平衡回路

活塞下行时,由于回油路上存在一定背压支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位,活塞停止运动,不再继续下行。此处的顺序阀又被称作平蘅阀。在这种平衡回路中,顺序阀压力调定后,若工作负载变小,系统的功率损失将增大。又由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏,活塞不可能长时间停在任意位置,故这种回路适用于工作负载固定且活塞停止位置要求不高的场合。

(2)采用液控单向阀的平衡回路

如图4-23(b)所示,由于液控单向阀是锥面密封,泄漏量小,故其闭锁性能好,活塞能够较长时间停止不动。回油路上串联单向节流阀2,用于保证活塞下行运动的平稳。假如回油路上没有节流阀,活塞下行时液控单向阀1被进油路上的控制油打开,回油腔没有背压,运动部件由于自重而加速下降,造成液压缸上腔供油不足,液控单向阀1因控制油路失压而关闭。阀1关闭后控制油路又建立起压力,阀1再次被打开。液控单向阀时开时闭,使活塞在向下运动过程中产生振动和冲击。

二、速度控制回路

速度控制回路是指液压执行元件速度的调节和变换。由液压缸的速度v=q/A、液压马达的转速n=q/VM可知,对于确定的液压缸来说,改变其有效作用面积A是困难的,一般只能用改变输入液压缸流量的办法来调速。对变量液压马达来说,既可用改变输入流量的办法来调速,也可用改变马达排量的办法来调速。常用的调速回路有节流调速回路和容积调速回路。

1.节流调速回路

节流调速回路是采用定量泵和节流阀(或调速阀)来调进入液动机的流量,从而调节其速度的回路。按流量阀在油路中安装位置的不同可分为进油路节流调速回路、出油路节流调速回路、旁油路节流调速三种。

图4-24　进油路节流调速回路

(1)进油路节流调速回路

进油节流调速回路如图4-24所示。定量泵多余的油液通过溢流阀流回油箱,这是进油节流调速回路能够正常工作的必要条件。由于溢流阀有溢流,泵的出口压力ps为溢流阀的调整压力并基本保持定值。

①速度负载特性

液压缸稳定工作时,其受力平衡方程式:

p1A1=FL+p2A2

由于p2≈0,则p1

节流阀前后压差:Δp=ps-p1=ps进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量,即

液压缸的运动速度为:

式(4-1)即为进油路节流调速回路的速度负载特性方程,若以活塞运动速度v为纵坐标,负载FL为横坐标,将式(4-1)按不同节流阀通流面积AT作图,可得一组抛物线,称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线,如图4-25所示。从方程式和曲线可以看出:当其他条件不变时,活塞的运动速度v与节流阀通流面积AT成正比,调节AT就能实现无级调速。当节流阀通流面积AT一定时,活塞运动速度v随着负载FL的增加按抛物线规律下降。

速度随负载变化而变化的程度,表现为速度负载特性曲线的斜率不同,常用速度刚度来评定。当节流阀通流面积AT一定时,负载FL越小,速度刚度越大;当负载FL一定时活塞速度越低,速度刚度越大。

②最大承载能力

在式(4-1)中,令速度为零,可得到液压缸最大推力

FLmax=psA1

液压缸A1不变,在泵的供油压力已经调定的情况下,液压缸的最大推力不随节流阀通流面积的改变而改变,故属于恒推力或恒转矩调速。

③功率和效率

液压泵的输入功率:Pb=psqb=常数

液压缸的输出功率:P1=FLv=

图4-25　进油路节流调速回路速度负载特性曲线

回路的功率损失:

ΔP=Pb-P1=psqb-p1q1

=ps(q1+Δq)-q1(ps-Δp)

=psΔq+Δpq1

式中,前部分为溢流损失,后部分为节流损失。

回路的效率:η=P1/Pb=p1q1/pbqb

由于存在两部分功率损失,所以回路效率较低。

由以上分析可知,进油路节流调速回路不宜用于负载较重,速度较高,负载变化较大或要求运动平稳的液压系统。

(2)回油路节流调速回路

如图4-26所示,节流阀串联在液压缸的回油路上,用它来控制液压缸的排油量,也就控制了液压缸的进油量,达到调节液压缸运动速度的目的,定量泵多余的油液通过溢流阀回油箱。泵的出口压力即为溢流阀的调整压力,并基本保持定值。

图4-26　回油路节流调速回路

下面分析其速度负载特性:

液压缸稳定工作时,其受力平衡方程式:

p1A1=FL+p2A2

由于p1=ps,则p2=(psA1-FL)/A2

节流阀前后压差:Δp=p2=(psA1-FL)/A2

进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量,即

q2=CATΔpϕ=CAT

液压缸的运动速度为:

比较式(4-1)和式(4-2)可知,其速度负载特性与进油路节流调速回路基本相同。其承载能力、功率特性与进油路节流调速回路也基本相同,不再一一分析。若A1=A2,则其速度负载特性、最大承载能力、功率特性与进油路节流调速回路完全相同。可承受负值载荷(与运动方向相同的载荷)。

回油路节流调速回路,适用于负载变化较大,要求工作平稳的液压系统中。

(3)旁油路节流调速回路

如图4-27所示,将节流阀装在和液压缸并联的支路上。用节流阀调节液压泵流回油箱的流量,从而控制进入液压缸的流量,即可实现调速。油路上的溢流阀在正常工作情况厂是关闭的,过载时打开,故称之为安全阀,其调整压力比最大负载所需的压力稍高。

①速度负载特性

液压缸稳定工作时,其受力平衡方程式:

p1A1=FL+p2A2

由于p2≈0,则

节流阀前后压差:Δp=p1进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量,即

液压缸的运动速度为:

若节流阀的节流口是薄壁小孔,ϕ=1/2,上式变为:

式(4-3)和式(4-4)为旁油路节流调速回路的速度—负载特性方程。由特性方程可画出回路特性曲线,如图4-28。由曲线可知,当负载变化时,速度变化较上两种回路更为严重,即特性很软,速度稳定性很差。但在重载高速时的速度刚度相对较高,这与上两回路恰好相反。

图4-27　旁油路节流调速回路

图4-28　旁油路节流调速回路速度负载特性曲线

②最大承载能力

从图4-28可知,旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随节流阀通流面积的增加而减小。当时(节流口为薄壁小孔),液压缸的速度为零。这时泵的全部流量经节流阀回油箱,FLmax即为最大承载能力。继续增大节流口面积已不起调节速度的作用,只使系统压力降低,其承载能力也随之下降。

③功率和效率

液压泵的输入功率:pb=p1qb

液压缸的输出功率:

回路的功率损失:Δp=pb-p1=p1qb-p1q1=p1(qb-q1)=p1Δq即只有节流损失。

回路的效率:

由于只有流量损失而无压力损失,所以回路效率较高。

旁油路节流调速回路的速度负载特性较软,低速承载能力差,故应用比前两种回路少。由于其效率相对较高,系统的功率可以比前两种稍大。(https://www.daowen.com)

(4)节流调速回路比较

三种节流调速回路的性能比较如表4-4。

表4-4　三种节流调速回路的性能比较

续表

2.容积调速回路

容积调速回路是通过改变变量泵和变量马达的排量来调节执行元件运动速度的回路。在容积调速回路中,因无溢流损失和节流损失,故效率高、发热小,适用于工程、矿山、农业机械及大型机床等大功率液压系统。根据油路的循环方式不同,容积调速回路分为开式回路和闭式回路两种。

开式回路:泵从油箱吸油,执行元件的回油仍返回油箱,其优点是油液在油箱中便于沉淀杂质,析出气体,并得到冷却。其缺点是空气易侵入油液,致使运动不平稳,油箱体积大。

闭式回路:泵吸油口与执行元件回油口直接连接,油液在系统内封闭循环。其优点是油、气隔绝,结构紧凑,运动平稳,噪声小;其缺点是散热条件差。为了补偿泄漏需设置补油装置,此外补油装置还起到了热交换作用,降低系统油液温度。补油泵流量一般为主泵流量的10%～15%,压力为0.3～1.0MPa。

容积调速回路按液压泵和液压马达组合的不同可分为变量泵—定量执行元件回路、定量泵—变量执行元件回路、变量泵—变量执行元件回路。

(1)变量泵—定量执行元件容积调速回路

调速回路的组成如图4-29(a)、(b)所示。调节变量泵的排量即可调节活塞的运动速度。

图4-29　变量泵—定量执行元件容积调速回路

在上述回路中,泵的输出流量全部进入液压缸(或液压马达),在不考虑泄漏影响时:

液压缸的运动速度　

液压马达的转速　

式中　qb——变量泵的输出流量;

Vm——定量马达的排量。从上式可知,A1、Vm为定值,只要调节qb,就可调节进入液压缸或液压马达的流量,从而控制运动速度。由于变量泵可在很小的流量下运转,故可获得较低的工作速度,因此,调速范围大。若不计系统损失,液压马达的输出转矩Tm=(液压缸输出推力F=pbA1),其中Vm为定值,pb由安全阀调定。因此,在该调速回路中,液压马达(液压缸)能输出的转矩(推力)不变,故这种调速方法称为恒转矩(推力)调速。液压马达(液压缸)的输出功率等于变量泵的输入功率,因此,回路的输出功率是随液压马达的转速呈线性变化。变量泵—定量液压马达回路的调速特性曲线如图4-30所示。

图4-30　变量泵—定量马达输出特性曲线

(2)定量泵—变量执行元件容积调速回路

该调速回路的组成如图4-31所示。根据液压马达的转速因为qb为定值,所以,改变变量马达2的排量Vm,就可以改变马达的运动速度,实现无级调速。但变量马达的排量不能调得太小,若排量过小,使输出转矩太小而不能带动负载,并且排量很小时转速很高,这时液压马达换向容易发生事故,故该回路调速范围较小。以上缺点限制了这种调速回路的使用。

若不计系统损失,液压马达的输出转矩其中,Pb由安全阀调定为定值。因而在该调速回路中,液压马达能输出的转矩随马达排量的变化而变化。液压马达输出功率Pm= pbqb,所以,回路的输出功率是不变的,故这种调速方法称为恒功率调速。该回路的调速特性曲线如图4-32所示。

图4-31　定量泵—变量执行元件容积调速回路

图4-32　定量泵—变量执行元件容积调速回路输出特性曲线

(3)变量泵—变量执行元件容积调速回路

调速回路的组成如图4-33所示。图中双向变量泵1既可改变流量大小,又可改变供油方向,用以实现液压马达的调速和换向。2为双向变量马达,4是补油泵,单向阀6和8用以实现双向补油。

图4-33　变量泵—变量执行元件容积调速回路

单向阀7和9使安全阀3能在两个方向上起安全保护作用。这种回路实际上是上述两种回路的组合。由于液压泵和马达的排量都可改变,扩大了调速范围,也扩大了对马达转矩和功率输出特性的选择,即工作部件对转矩和功率上的要求可通过对二者排量的适当调节来达到。例如,一般机械设备启动时,需较大转矩;高速时,要求有恒功率输出,以不同的转矩和转速组合进行工作。这时可分两步调节转速:第一步,把马达排量固定在最大值上(相当于定量马达),从小到大调节泵的排量,使马达转速升高,此时属恒转矩调速;第二步,把泵的排量固定在调好的最大值上(相当于定量泵),从大到小调节马达的排量,使马达转速进一步升高,达到所需要求,此时属恒功率调速。其特性曲线如图4-34所示。

图4-34　变量泵—变量执行元件容积调速回路

图4-35　液压缸差动连接快速运动回路

3.快速运动回路

快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度,以提高生产率或充分利用功率。一般采用差动缸、双泵供油来实现。

(1)液压缸差动连接快速运动回路

图4-35所示的换向阀处于原位时,液压缸有杆腔的回油和液压泵供油合在一起进入液压缸无杆腔,使活塞快速向右运动。

(2)双泵供液快速运动回路

如图4-36所示,低压大流量泵1和高压小流量泵2组成的双联泵作动力源。外控顺序阀3(卸载阀)和溢流阀5分别限制双泵供油和小流量泵2供油时系统的最高工作压力。换向阀6处于图示位置,系统压力低于卸载阀3调定压力时,两个泵同时向系统供油,活塞快速向右运动;换向阀6处于右位,系统压力达到或超过卸载阀3的调定压力,大流量泵1通过阀3卸载,单向阀4自动关闭,只有小流量泵向系统供油,活塞慢速向右运动。大流量泵1卸载减少了动力消耗,回路效率较高。

图4-36　双泵供液快速运动回路

4.速度换接回路

速度换接回路用于执行元件实现速度的切换,因切换前后速度的不同,有快速—慢速、慢速—快速的换接。这种回路应该具有较高的换接平稳性和换接精度。

(1)快、慢速换接回路

用行程阀(或电磁阀)的速度换接回路如图4-37所示,换向阀处于图示位置,液压缸活塞快进到预定位置,活塞杆上挡块压下行程阀1,行程阀关闭,液压缸右腔油液必须通过节流阀2才能流回油箱,活塞运动转为慢速工进。换向阀左位接入回路时,压力油经单向阀3进入液压缸右腔,活塞活快速向左返回。

图4-37　用行程阀的速度换接回路

图4-38　用调速阀串、并联速度换接回路

(a)调速阀串联回路　(b)调速阀并联回路

(2)两种慢速的换接回路

某些机床要求工作行程有两种进给速度,一般第一进给速度大于第二进给速度,为实现两次工进速度,常用两个调速阀串联或并联在油路中,用换向阀进行切换。图4-38(a)为两个调速阀串联来实现两次进给速度的换接回路,它只能用于第二进给速度小于第一进给速度的场合。图4-38(b)为两个调速阀并联来实现两次进给速度的换接回路,这里两个进给速度可以分别调整,互不影响。

执行元件还可以通过电液比例流量阀来实现速度的无级变换,切换过程平稳。

三、其他控制回路

1.锁紧回路

锁紧回路的功用是使液压缸能在任意位置上停留,且停留后不会因外力作用而移动位置的回路。

常见的锁紧回路有以下几种。

(1)用换向阀锁紧的回路

一般采用“O”形或“M”形机能的三位换向阀实现锁紧。在这种回路中的换向阀处于中位时,液压缸的进出油口均被封闭,故可将活塞锁住。但这种回路中滑阀泄漏的影响不可避免,因此停止时间稍长,即可能产生松动而使活塞产生少量漂移,故锁紧效果较差。

图4-39　锁紧回路

(2)用液控单向阀的锁紧回路

如图4-39所示,换向阀处于左位时,压力油经左液控单向阀进入液压缸左腔,此时将右液控单向阀打开,使液压缸右腔油液能经右液控单向阀及换向阀流回油箱;反之,当换向阀处于右位时,压力油进入液压缸右腔并将左液控单向阀打开,使液压缸左腔回油。而当换向阀处于中位或液压泵停止供油时,两个液控单向阀立即关闭,活塞停止运动。由于液控单向阀的密封性能很好,从而能使活塞长时间被锁紧在停止时的位置。该回路采用“H”形或“Y”形机能的三位换向阀时,液控单向阀的进油口和控制油口均与油箱连通,锁紧效果好。这种锁紧回路主要用于工程机械、矿山机械、起重运输机械等的油路中。

2.同步回路

使两个或以上液压缸在运动中保持相同位移或相同运动速度的回路称同步回路。同步回路的种类很多,下面主要介绍其中两种。

(1)用流量阀控制的同步回路

如图4-40所示,在两个并联液压缸的进(回)油路上分别串入一个调速阀,调整两个调速阀的开口大小,控制进入两液压缸或自液压缸流出的流量,可使它们在一个方向上实现速度同步。这种回路结构简单,但调整比较麻烦,同步精度不高,不宜用于偏载或负载变化频繁的场合。

(2)用串联液压缸的同步回路

见图4-41,有效工作面积相等的两个液压缸串联起来便可实现两缸同步,这种回路允许较大偏载,因偏载造成的压差不影响流量的改变,只导致微量的压缩和泄漏,因此同步精度高,回路精度也较高。

图4-40　用流量阀控制的同步回路

图4-41　用串联液压缸的同步回路

3.顺序控制回路

顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按照预定顺序依次动作。按控制方式不同,分为压力控制和行程控制两种。

(1)压力控制顺序动作回路

如图4-42所示,按启动按钮,电磁铁1YA得电,缸1活塞前进到右端点后,回路压力升高,压力继电器1K动作,使电磁铁3YA得电,缸2活塞前进。按返回按钮,1YA、3YA失电, 4YA得电,缸2活塞先退回原位后,回路压力升高,压力继电器2K动作,使2YA得电,缸1活塞后退。

(2)行程控制顺序动作回路

图4-42　压力继电器阀控制的同步回路

图4-43　行程阀控制顺序动作回路

如图4-43所示,图示位置两液压缸活塞均退至左端点。电磁阀3左位接入回路后,缸1活塞先向右运动,当活塞杆上挡块压下行程阀4后,缸2活塞才向右运动;电磁阀3右位接入回路,缸1活塞先退回,其挡块离开行程阀4后,缸2活塞才退回。这种回路动作可靠,但要改变动作顺序难。

任务实施

图4-44是一牵引采煤机的液压系统。它包括主油路系统、操作系统和保护系统。

1.主油路系统

主油路系统包括主回路、补油和热交换回路。

主回路　主回路是由ZB125型斜轴式变量轴向柱塞泵1(主油泵)与四个并联的BMES630型定量摆线液压马达2组成的闭式回路。改变主油泵的排量和排油方向即可实现采煤机牵引速度的调节和牵引方向的改变。

补油和热交换回路　辅助泵4(CB型齿轮泵)从油箱经粗滤油器3(过滤精度为80μm)吸油,排出的油经精滤油器5(过滤精度为20μm)、单向阀8或9进入主回路低压侧,以补偿主回路的泄漏。油马达排出的热油经三位五通液动换向阀(梭形阀)10、低压溢流阀(背压阀) 11、冷却器12及单向阀13回油箱,使热油得到冷却。

低压溢流阀11的调定压力为2.0MPa,使回路的低压侧即油马达的排油口维持一定的背压。溢流阀7的调定压力为2.5MPa,以限制辅助泵的最高压力,防止因压力过高而损坏。单向阀6(滤芯安全阀)的作用是保护滤油器。单向阀13的作用是在更换冷却器时防止油箱的油外漏。

由于辅助泵只能单向工作,为了防止电动机因接线错误而短时反转使泵吸空,专门设置了单向阀14,这时辅助泵可通过该单向阀从油箱吸油。

2.操作系统

操作系统用于牵引的启停、调速、换向以及截割滚筒、破碎滚筒的调高。

(1)手动操作

牵引的换向和调速　当牵引手把15置于中位时,开关圆盘16的缺口对零,使常开行程开关断开,电磁阀22断电,其阀芯在弹簧作用下复位(图示位置),回零油缸27左、右活塞的外侧油腔与油箱接通,两活塞内侧的弹簧伸张,通过调速机构将主泵摆缸拉到零位。

在启动电动机后,主泵、辅助泵都运转。当顺或逆时针方向转动牵引手把15一个角度时,在开关圆盘16作用下行程开关闭合,电磁阀22通电,辅助泵排出的工作液体经阀22进入液压制动器24,对油马达松闸;同时,通过压力控制油使失压控制阀26的阀芯左移。由于一般情况下三位三通电磁阀(也称功控电磁阀)28处于欠载位置(左位),故控制油经过该阀、失压控制阀26进入回零油缸27两活塞的外侧油腔,而压缩其中的弹簧,实现对主油泵的解锁。这时,转动手把15,通过螺旋副17可使调速套18移动,并通过杠杆19的摆动而移动伺服阀20的阀芯,使变量油缸21移动,从而实现采煤机牵引换向和牵引速度的调节。

截割滚筒和破碎滚筒的调高　调高是通过专用的径向柱塞泵29、三个H机能的手动换向阀30、31、32来实现的。其中换向阀30、31控制左、右摇臂的升或降,换向阀32控制破碎装置小摇臂的升或降。安全阀33的调定压力为20MPa,用于限制调高泵29的最大压力。安全阀32的调定压力32MPa,用以保护调高油缸。液控单向阀35(液压锁)的作用是固定调高油缸的位置并使之承载。应当指出,由于采用了三个串联的H机能的换向阀,故三个油缸只能单独操作。

(2)液压操作

液压操作是用手液动换向阀来实现采煤机的牵引换向、调速和滚筒调高的。

为了便于操作,在采煤机两端装有按钮控制的二位三通阀36L、36R、39L、39R和40L、40R。

按动每端的牵引阀36之一的按钮,压力控制油即经此阀和交替单向阀37、38进入液动牵引油缸25的一侧。油缸25的另一侧的油经交替单向阀38、37及另一牵引阀36回油箱。于是油缸25的齿条活塞移动,并通过齿轮23、螺旋副17及调速套18进行换向和调速。其换向、调速过程同手动操作。松开牵引阀36的按钮,控制油被切断,变量油缸被锁在一定位置上,主油泵以一定的排量工作(即采煤机以一定的牵引速度移动)。当需要采煤机停止牵引或减速时,先通过反向牵引使牵引油缸25的活塞回到零位,控制油经活塞中心的单向阀及油缸中部的孔道去推动牵引阀36的阀芯外移,即发出一个停车信号,指示司机停止牵引。

同理,按动每对调高阀39、40或41之一时,即可利用液动的方法移动换向阀30、31或32的阀芯,使左、右滚筒或破碎滚筒升降。松开按钮,控制油源被切断,换向阀在弹簧作用下复位,调高油缸即被锁定在一定位置上。

(3)电气操作

电气操作是利用电信号来实现采煤机的牵引换向、调速和各滚筒的调高。电气操作分为电气按钮操作和无线电遥控操作,它是为电气自动控制和在急倾斜煤层中采煤而设置的。它通过将电信号转换成液动信号来控制操纵机构或换向阀,从而达到采煤机换向、调速或调高的目的。当发出电信号后,电磁阀42动作,即可移动牵引油缸25的齿条活塞,通过齿轮23、螺旋副17、调速套18等来实现采煤机牵引换向、调速。电信号消失后,电磁阀42复位,机器就以一定的牵引方向和速度运行。同理,发出电信号后也可使电磁阀49、50动作,从而实现左、右滚筒的调高。

3.保护系统

该采煤机有完善的保护系统,这些保护系统有:

(1)电动机功率超载保护

电动机功率超载保护是当电动机功率超载时,使采煤机的牵引速度自动减慢,以减小电动机的功率输出;而当外载减小时,牵引速度又可自动增大,直至恢复到原来选定的牵引速度。这样既可避免损坏电动机,又可充分发挥电动机的功率。

电动机功率超载保护是通过三位三通电磁阀(功控电磁阀)28、回零油缸27及调速套18的原来整定位置来实现的。采煤机正常工作时,电磁阀28处在欠载位置(左位),控制油经电磁阀28、失压控制阀26进入回零油缸27两活塞的外侧油腔,使内侧弹簧压缩,从而使调速套解锁。这时,牵引手把15可根据工作面的情况任意将牵引速度整定到所需的数值。当电动机功率超载时,电气系统的功率控制器发出信号,使功控电磁阀28处于右位,回零油缸27中的油液经失压控制阀26、功率控制电磁阀28、节流器回油箱。于是,回零油缸中的弹簧就推动拉杆使调速套18向减小牵引速度方向移动,牵引速度即降低。由于调速手把未动,因此调速套只能压缩其中的记忆弹簧。一旦电动机超载消失,功控电磁阀28又恢复到欠载位置,回零油缸解锁,通过拉杆使调速套向增速方向移动,牵引速度增大,但由于记忆弹簧的位置被调速手把整定位置所限制,故牵引速度的最大值只能恢复到原来整定的数值。

(2)恒压控制恒压控制是当牵引力小于额定值(400kN)时,采煤机以调速手把所整定的速度运行;牵引力大于额定值时,牵引速度自动降低,直到回零;而当牵引速度降低使牵引力小于额定值时,牵引速度又自动增到整定的数值。

恒压控制是通过远程调压阀43、回零油缸27及调速套等实现的。在正常工作(牵引力小于400kN,即主回路高压侧压力低于16MPa)时,远程调压阀43关闭,回零油缸处于解锁状态,采煤机以整定的牵引速度运行。当主油路由于牵引负载增大而压力超过16MPa时,远程调压阀溢流,其一部分低压油从旁路节流器45分流(它可提高动作的稳定性,并可作为回零油缸的呼吸孔),另一部分进入回零油缸27的弹簧腔,推动活塞外移,迫使调速机构中的伺服杠杆19向减小主泵流量的方向运动,调速套18中的弹簧受压缩。当牵引负荷减小,即当主油路压力降到低于16MPa时,远程调压阀43又关闭,回零油缸解锁,在记忆弹簧推动下,牵引速度又恢复到整定值。

(3)高压保护

高压保护由高压安全阀46实现。高压安全阀的整定压力为17MPa。当远程调压阀43失灵时,可由高压安全阀来保护高压系统。

(4)低压欠压保护

低压欠压保护是为了使系统维持一定的背压。它由失压控制阀26和压力继电器47来实现。当主回路低压侧压力低于1.2MPa时,失压控制阀26复位,回零油缸27的弹簧腔与油箱接通,使主泵回零,机器停止牵引。若失压控制阀失灵,当压力低于1.3MPa时,压力继电器47动作,切断电动机电源,采煤机停止工作。

(5)停机油泵自动回零

当采煤机在某一整定牵引速度下工作而突然停电时,由于刹车电磁阀22断电和失压控制阀26失压,回零油缸中的弹簧推动主泵自动回零,从而可保证下次开机时主泵在零位启动。

(6)过零保护

过零保护是为了防止机器在从一个牵引方向减速后向另一方向牵引时由于突然换向而产生的冲击。它有手动液控和电控两种过零保护方法。

液控过零保护是按动牵引阀36,使低压控制油经该阀、交替单向阀37进入操纵机构,推动液动牵引油缸25移动。当达到零位时(牵引速度为零),油缸25的活塞上的归小孔与缸体上的似小孔对齐,油经油缸上的单向阀流到控制阀36的阀芯右端液控口,司机手上感到有一个信号,表明牵引调速手把已经达到零位,应当立即松手,以切断去油缸25的油路而停止牵引,否则采煤机会出现反向牵引;然后,司机再按下该牵引阀按钮,采煤机即反向牵引。

电气过零保护是通过行程开关实现的。固定在牵引手把15轴上的开关圆盘16,其圆周上有一个120°的缺口,当手把转到零位时,行程开关的滚轮正好落在缺口,使行程开关动作而切断三位四通电磁阀42的电源,于是阀42复位,油缸25停止移动,机器停止牵引。

以上两种过零保护都能使二位三通电磁阀22断电,从而使制动器24对油压马达实现制动,采煤机停止牵引。

(7)超速和防滑保护

煤矿安全规程规定,采煤机在倾角10°以上的工作面工作时,必须装设可靠的防滑装置。该采煤机用四个制动器24并通过二位三通电磁阀22来实现松闸和抱闸。采煤机正常运转时,二位三通电磁阀带电,制动器对油马达松闸,四个油马达基本同步运转。而当其中一套牵引系统出现故障时,就会发生四个油马达运转不同步,其中一个马达超速运转的情况,这样,主油路的压力就建立不起来,采煤机就会在自重分力作用下开始下滑。当下滑速度超过10m/min或四个牵引滚轮间的速度差大于2m/min时,装在马达传动齿轮上的速度传感器便发出信号,使二位三通电磁阀22断电,制动器就立即制动,及时阻止采煤机下滑。

此外,系统中还设有压力表、测压点T、放气塞。、手压泵48及加油阀等。操作点有机器中部的手动操作、机器两端的液动和电动及离机操作等四处。

知识拓展

液压传动系统

任何液压系统都是由一个或多个基本液压回路组成的。所谓基本液压回路是指那些为了实现特定的功能而把某些液压元件和管道按一定方式组合起来的油路结构。基本液压回路又可分为系统的主回路和系统的基本控制回路。熟悉和掌握这些回路有助于更好地分析、设计和使用各种液压系统。

1.液压传动系统的主回路

液压传动系统的主回路是由液压泵和执行元件(液压马达或液压缸)所组成的回路,它是液压传动系统的主体。主回路分类方法较多,可按工作液体循环方式、执行元件类型、执行元件的连接方式的不同进行分类。常用的是按工作液体循环方式分类,按工作液体循环方式的不同,可以把液压系统的主回路分为开式回路和闭式回路。

(1)开式回路

如图4-45所示,油泵从油箱吸油,将排出的油液供给执行元件,驱动它(们)作功,执行元件排出的油液直接返回油箱。这种系统称为开式系统。

图4-45　开式系统

图4-46　开式系统实例

实际上,图4-45所示的主回路不能独立正常工作,因为系统还缺少油泵的卸荷、油缸的换向等措施。图4-46为一实际开式系统实例。

显然开式回路结构比较简单、油液能得到较好的冷却及沉淀。但开式回路油箱的结构尺寸大,空气和脏物容易侵入回路,影响正常工作。而且开式回路要求油泵的自吸能力较强,若油泵自吸能力较差,则需采用辅助泵向其供油。

(2)闭式回路

闭式回路中的液压泵将油液输入执行元件的进液腔,又从执行元件的回油腔处吸油。如图4-47所示,油泵排出的压力油送至油马达的入口,油马达的回油又返回油泵的入口,油液在封闭的主回路中进行循环。这种系统即属闭式回路。闭式回路采用双向液压泵或双向液压马达时可以很方便地变换执行元件的运动方向。

图4-47　闭式系统

实际上,图4-47所示的主回路也不能正常工作,因为油液在主回路循环中的泄漏、散热及系统的保护等问题要解决。图4-48为闭式系统的一个实例。

主泵1和马达2组成的主回路为闭式回路。辅助泵3排出的压力油经精滤油器13、单向阀送入主回路的低压管路,补偿系统泄漏。辅助泵3流量应略高于系统的泄漏量。低压补油回路由安全阀4进行保护。马达回油管路的一部分热油经液控三位五通梭动阀5,低压溢流阀(背压阀)6及冷却器7冷却后流入油箱。阀4的调定压力应高于阀6的调定压力,否则就不能进行补油及冷热油的交换。图中元件8是主回路中高压安全阀,对主回路起保护作用。

闭式回路的结构紧凑,减少了空气侵入的可能性,油质容易保持清洁;主回路低压侧有一定背压,传动平稳;但是其散热条件差;且为了补偿回路中的泄漏、补偿执行元件进油腔与回油腔之间的流量差额,常常需设置补油装置,因此使回路结构复杂化。

图4-48　闭式系统实例

1—双向变量泵;2—双向定量马达;3—辅助泵;4—低压安全阀; 5—三位五通梭形阀;6—溢流阀(背压阀);7—冷却器;8—高压安全阀; 9、10、11、12—单向阀;13—精过滤器;14—粗过滤器;15—油箱

2.分析阅读液压传动系统图的方法

阅读和分析液压传动系统图的大致步骤和方法是:

(1)了解设备的用途及对液压传动系统的要求。

(2)初步浏览各执行元件的工作循环过程,所含元件的类型、规格、性能、功用和各元件之间的关系。

(3)对与每一执行元件有关的泵、阀所组成的子系统进行分析,搞清楚其中包含哪些基本回路,然后针对各执行元件的动作要求,参照动作顺序表读懂子系统。

(4)根据液压传动系统中各执行元件的互锁、同步和防干扰等要求,分析各子系统之间的联系,并进一步读懂在系统中是如何实现这些要求的。

(5)在全面读懂系统的基础上,归纳总结整个系统有哪些特点,以便加深对系统的理解。

阅读分析系统图的能力必须在实践中多学习、多读、多看和多练的基础上才能提高。

任务3　液压牵引采煤机液压系统的组建

知识目标：★掌握液压系统安装的程序和方法

能力目标：★能正确安装液压系统

任务导入

滚筒式采煤机作为采煤工作面的主要设备,为了保障工作面采煤工作的正常进行,必须保证采煤机的液压系统动作可靠,而液压系统的正确安装是液压系统能否正常可靠运行的一个重要环节,那么该如何正确安装液压牵引采煤机液压系统呢?

任务分析

在采煤机液压系统的组装过程中,如安装工艺不合理,或出现安装错误,将会造成采煤机牵引部无法正常工作,给生产带来巨大的经济损失,甚至造成重大安全事故。因此,我们在进行采煤机液压系统的安装之前,必须了解采煤机液压系统的安装方法和步骤等知识。