液压系统的卸荷方式及应用探讨

　　大多数液压系统为非连续工作状态,这样就存在系统卸荷的问题,而卸荷方式的正确与否将在一定程度上决定系统的效率和液压油的温升。

　　1　液压系统的卸荷方式

　　我们定义的液压系统卸荷为油泵在运转、执行元件不动作且溢流阀无高压溢流的物理状态。因为在卸荷状态下执行元件不做功,故我们希望此时驱动油泵运转的原动机(内燃机或电动机)的功率越小越好。如果不考虑利用换向阀的中位直接卸荷方式(如单执行元件或多路换向阀系统),则常用的液压系统卸荷方式有以下几种。

　　(1)用电磁溢流阀卸荷

　　图1为通过电磁溢流阀卸荷的方式。如果将溢流阀的远控口直接通油箱,则溢流阀的主油路开启,油泵输出的油经溢流阀直接回油箱,从而实现系统的卸荷。

　　(2)用电磁阀开旁路直接卸荷

　　图2为通过电磁换向阀的旁路卸荷方式。此时的卸荷功率损失由采用二位电磁换向阀的压力损失决定。

　　(3)用恒压变量泵卸荷

　　由于恒压变量泵与节流调速阀一起使用时能收到容积调速的效果,这样能避免溢流损失,从而能大大减少系统的发热,所以恒压变量泵的应用越来越多。由于达到设定压力时,恒压变量泵的排量接近零,故我们可利用这一特性来给液压系统卸荷。图3是采用恒压变量泵卸荷原理图。由于溢流阀的调定压力较泵的卸荷压力高2MPa,所以当换向阀到中位时,油泵出口压力上升,当其达到泵的设定压力p时,压力油推动变量控制活塞使泵排量减小直至为零,在此过程中泵的出口压力维持恒定值p,而溢流阀则一直处于关闭状态。在恒压变量泵的卸荷过程中,因泵一直处于高压状态,故存在泄漏以及机械摩擦所导致的能量损失。

　　(4)用卸荷阀卸荷

　　在有些定量泵系统中,经常采用卸荷阀+蓄能器的结构来实现系统的卸荷,它还具有瞬时流量大和保压时间长的特点,图4是采用卸荷阀卸荷原理图。当蓄能器的蓄压超过卸荷阀(实际上为外控顺序阀)的调定压力时,卸荷阀开启,油泵输出的油经卸荷阀直接回到油箱,从而达到系统卸荷的目的。

　　2　各种卸荷方式的特点

　　因电磁溢流阀卸荷方式的结构简单、允许通过的流量范围大、使得它目前仍是应用最广的卸荷方式。但是我们也应注意到,溢流阀在额定流量下的卸荷压力一般为0·5MPa,如果系统的流量较大的话,则不可低估这部分功率损失。设系统的流量为200L/min,则卸荷的功率损失为:

　　用电磁换向阀开旁路直接卸荷时所选用的电磁阀一般是6mm通径的,用10mm或以上通径的阀原理上没有问题,但系统的经济性会下降,因此,这就决定了这种卸荷方式只能用于小流量的场合。从6mm通径电磁换向阀的样本查得,在通过40L/min流量时,其压力损失为0·5MPa,则此时的能量损失与电磁溢流阀卸荷时相同,所以这种卸荷方式只适用于流量小于40L/min的系统中。但同时我们也看到当系统流为20L/min时,其阀上的压力损失还不到0·1MPa,此时大大低于电磁溢流阀上的压力损失0·5MPa,所以在系统的流量低于40L/min时,我们应优先考虑采用电磁换向阀开旁路直接卸荷。