摘要：闭式液压系统是一种封闭式系统，其工作介质经过执行机构后直接回到动力原件（泵）形成一种闭式循环回路，因其工作效率高、结构小、重量轻、微动性好等特点，在工程机械领域得到广泛应用。该文介绍了闭式液压系统的组成和特点，并以一套双驱动卷缆器为例，分析了其工作原理以及设计的关键性技术。
关键词：闭式液压系统；动力原件；执行机构；工程机械
1闭式液压系统简介
1.1闭式液压系统组成
在闭式液压系统中，工作介质经过执行机构后直接回至液压泵，一般情况下只有当泵的出油和回油流量相同时才可能采用，所以在采用闭式液压系统的机构中，其执行机构通常是液压马达。
一个基本的闭式液压系统通常由闭式循环油路，油压保护单元，内泄油管路，补油单元，变量控制单元和油路冲洗单元组成，这些部分连接如下图1所示：
图1 闭式液压系统简图
1.2组成单元作用
闭式循环油路：液压泵出口液压油进入液压马达，同时液压马达出口液压油直接进入液压泵，液压油在液压泵和液压马达之间循环，形成一条闭式循环回路。
油压保护单元：液压系统中，为了避免因管路堵塞而造成系统油路过高，导致安全事故的发生，一般会在泵出口处安装溢流阀来调节泵出口压力，当液压泵出口油压高于溢流阀设定值时溢流阀开启，液压油将通过溢流阀流回油箱，从而保护系统油压维持在安全范围内。
内泄油管路：液压马达和液压泵等动力元件和执行元件在运行时，因为内部润滑或换热等结构特点，都会存在液压油内部泄漏，为了引出这些液压油，通常会在液压泵和液压马达上加装内泄漏液压油管路，将这部分液压油引回油箱，避免长期憋在机构中造成机构损伤。
补油单元：闭式液压系统油路是一种封闭式循环油路，由于系统各单元中存在内泄漏，闭式油路中的液压油量将逐渐减小，结果将导致液压泵无法平稳运行。为了避免这类情况，一般会与主泵同轴安装一台辅泵，用于给系统油路补油，同时也可给系统控制油路供油。
变量控制单元：闭式循环回路中，没有节流阀、方向阀等辅助元件，为了实现液压马达运行速度和方向的变化，则只能通过改变液压泵的运行方向和排量来实现。因此，闭式液压系统也是一种泵控系统，系统液压油的流动方向和流量变化，都是由变量液压泵来进行控制的。安装变量控制单元，通过改变液压泵的输出流量和方向，来实现液压马达的运行方向和运行速度的变化。
油路冲洗单元：在液压系统中，由于系统长时间运行，机构中一些机械能将转化成热能导致液压油温度升高，为了避免系统油液温度过高，在闭式液压系统油路中加装冲洗阀形成一条冲洗油路，一般由三位三通阀、溢流阀和液压管路组成，将系统中高压、高温油液溢流回油箱，将低压、低温的油液通过补油系统补进主液压回路中。
2闭式液压系统在工程机械中的应用
2.1工作原理
图2是一台双驱动卷缆器液压原理图其中的闭式液压系统部分，下面结合原理图，分析闭式液压系统工作原理。
1.电磁溢流阀 2.二位二通电磁阀 3.三位四通液控换向阀 4.三位四通电磁阀 5.电机 6.主泵 7.补油泵 8/12/16.溢流阀 11/15.顺序阀 9/10/13/17/19/20/24.单向阀 14/18.球阀 21.冲洗阀 22.散热器 23.液压马达 25/26/27.节流阀
图2 双驱动卷缆器闭式液压系统原理图
系统中包含比例变量泵，液压马达，冲洗阀和油箱、散热器总成四个部分。首先系统使用的液压马达23为定量马达，使用的液压泵6为比例变量泵。通过调节电磁阀4的电流大小来控制通向液控换向阀3的液压油流向，从而改变液压泵斜盘角度达到改变液压泵排量的目的。因为电机转速基本恒定，所以通过改变液压泵斜盘角度能直接改变整个系统液压油流量，最后改变液压马达旋转速度。补油泵7通过单向阀13（或17）将低压、低温液压油补入主回路，并同时向控制回路供油。主回路多余的高温、高压液压油通过冲洗阀21低压溢流经散热器22流回油箱。当主回路出现油压瞬时过载时，液压油将流经溢流阀12（或16）回到补油回路，维持主油路油压稳定。如果主回路油压长时间过载时，顺序阀11（或15）打开，高压油通过后将直接减小主泵6的排量，同时由于节流阀26（或27）形成压降，溢流阀12（或16）也将开启，从而快速降低主回路油压。
2.2关键技术要求
2.2.1液压马达差速问题
在设备施工作业中，两台液压马达必须保持相同油压和流量，否则马达会因为憋压而受到损坏。在该系统中将两台液压马达并联进液压系统中实现油压同步，同时在负载的作用下两台液压马达将自动平衡两端液压油流量，最后达到油压和流量相同的目的，彻底解决液压马达差速问题。
2.2.2主泵和补油泵匹配问题
补油泵主要作用是弥补主回路（液压泵到液压马达之间）的泄漏，选择过大的补油泵或是过高的补油压力都会导致油温升高，过小则会导致补油不足，系统运行不稳定。所以补油泵排量一般在主泵排量的10%-30%范围内。
2.2.3调压阀参数设定
在液压泵装置中共有5个调压阀（3个溢流阀、2个顺序阀），阀8设定补油压力，阀12（16）设定主回路工作压力，阀9（15）则为主回路卸荷阀。当系统压力过载时，阀9（15）能迅速打开，使主泵排量回零，起到快速卸荷的作用，其设定压力要比阀12（16）高0.5MPa-1MPa。为保证冲洗阀21能正常运作，一般其溢流设定压力要比阀8低0.2MPa-0.5MPa。
3结论
该文对闭式液压系统组成、功能原理进行了介绍，并依据一台双驱动卷缆器为例对闭式液压系统的运行原理和技术特点进行了说明，为今后闭式液压系统设计以及在工程机械中的应用提供一定的参考和借鉴。
参考文献：
[1]闻邦椿，机械设计手册（第五卷）.机械工业出版社.2010，P21-P577
[2]刘延俊，液压与气压传动第二版.机械工业出版社.2002
论文作者:江恒利
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/23
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