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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(qū)動工作機構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(zhì)的作用。但因油液常與空氣接觸,使空氣易于滲入系統(tǒng)，導(dǎo)致路上需設(shè)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(chǎn)生吸空現(xiàn)象，對自吸能力差的液壓泵，通常將其工作轉(zhuǎn)速限制在額定轉(zhuǎn)速的75%以內(nèi)，或增設(shè)一個輔助泵進行灌注。工作機構(gòu)的換向則借助于換向閥。換向閥換向時,除了產(chǎn)生液壓沖擊外，運動部件的慣性能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而使液壓油的溫度升高。但由于開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達的變量機構(gòu)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(fù)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(nèi)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(gòu)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(zhuǎn)變主油路中液壓油的流量和方向，來實現(xiàn)履行機構(gòu)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(qū)動系統(tǒng)在工作中不斷有油液泄露(連續(xù)的高壓油內(nèi)泄是元件設(shè)計的固有產(chǎn)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(shè)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(shè)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(cè)管路液壓油壓力的高下，選擇補油方向，向主油路低壓側(cè)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(cè)設(shè)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(shè)有壓力切斷閥，壓力切斷閥相當于一種壓力調(diào)節(jié)，當?shù)竭_設(shè)定的壓力時，將油泵的排量回調(diào)到為零的狀況。另外，在補油泵出口處還設(shè)有過濾器，對液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)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(gòu)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(chǎn)生變更時保證容積式傳動的響應(yīng)，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(chǎn)賭氣蝕，可有效提高泵的轉(zhuǎn)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(yīng)用壽命;另外，補油泵還能便利的為一些低壓幫助機構(gòu)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(dǎo)油由單獨的先導(dǎo)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(nèi)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(shè)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(jié)構(gòu)相對復(fù)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(fù)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(gòu)成單向通道。通斷閥操縱有以下3種方式：①采用先導(dǎo)操縱油聯(lián)動操縱，先導(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)，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(yīng)，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(chǎn)生氣蝕，可有效提高泵的轉(zhuǎn)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(gòu)提供動力。