液压闭式回路无动力补油的试验研究

　　0　概述

　　液压闭式回路因为其体积小,广泛应用于工程机械、行走机械中,但是,由于闭式回路存在补油问题,所以一般采用动力补油,即用液压泵单独作为补油泵使用,但这却增加了系统的体积与重量,并会产生诸如发热等问题。为了解决该问题,本文采用了一种无动力补油阀的新结构方案,通过设计补油阀,较好地解决了系统的补油问题,通过试验研究,该阀完全可以作为补油阀应用于液压闭式回路中。

　　1　闭式回路与补油

　　闭式回路因为其结构简单,维护方便,体积小而得到了较为广泛的应用,但是,由于该种回路采用闭式油箱,且因为执行元件的非对称性以及各元件的泄漏影响,需要从开式或者闭式油箱中进行补油。在本项研究中,采用密闭压力油箱,如图1所示:图中电机为可变向变速的电机。

　　由于执行元件为非对称缸,所以当油缸工作前进时, A点流量大于B点流量,而对于泵来说,不足的流量就通过液控单向阀从闭式油箱中补充;当反向工作时,即油缸在后退时,可知B点流量小于A点流量,对于泵来说,多余的流量则通过液控单向阀流回油箱;如果采用对称缸或马达(图2)作为执行元件,虽然两个油缸的工作腔没有容积差,但不可避免需要补油,原因是液压泵和系统中不可避免地要有泄漏,泄漏的流量仍然需要通过单向阀向系统中补油。综上所述,闭式回路的补油问题是不可避免的,为了解决这一问题,一般采用动力补油方案,其原理如图3所示,即用一小流量的液压泵作为补油泵使用,它可以是与主泵同轴驱动,也可以独立驱动,它解决了系统的补油问题,保证了闭式系统的可靠工作,但同时它也带来了一些问题,例如使系统复杂,系统的温升问题。为了避免动力补油方案所带来的一些困扰,早已开发出了一种无动力补油的方案,其工作原理如图1所示:所不同的是,在这里,我们通过液压泵的自吸作用来达到补油的目的,这同样也带来了一些问题,即如何防止吸空并保证系统可靠工作。

　　2　补油阀的作用和种类

　　补油阀,如图1所示,实际就是两个液控单向阀,其工作原理为:当油液从油缸大端(A)进油,从小端(B)回油时, A点有压力,推动单向阀2打开,油泵不足的流量通过单向阀2从油箱中补油,这时,由于B点压力为油箱压力,故单向阀1关闭,油泵驱动液压缸工作;当泵反向工作时,小端(B)进油,大端(A)回油, B点压力除推动油缸动作以外,并控制单向阀1打开,多余的流量从单向阀流回油箱,所以,我们又将以上两个液控单向阀称为补油阀。常用的补油阀结构有滑阀式与锥阀式。

　　2·1　滑阀式补油阀

　　滑阀式补油阀见图4所示,其工作原理为:当A点有压力油时,油液推动阀芯向右运动, B口与O口连通,相当于图1中的单向阀2打开,而单向阀1关闭;当B点流过压力油时,油液推动阀芯向左运动,这时A口与O口连通,相当于图1中单向阀1打开而单向阀2关闭。所以,该阀完全可以作为补油阀使用。