高压双泵保压液压系统的合理设计

1、前 言

　　

　　保压回路在液压机床及设备中被广泛应用，其中以双泵保压回路使用较多。该回路使用2个不同工作参数的泵组合作为动力元件，一个泵为大排量低压泵，另一个为小排量高压泵。两者协调供油实现液压系统各执行元件的运动及保压。采用双泵保压回路，可以提高系统运行效率，减少能耗。保压回路系统的设计应依据具体工作场合及要求而进行合理选择，要依照特有的参数如保压时间长短，保压压力高低，执行元件运行速度等选择设计方案，力求达到经济、合理、高效。

　　

　　2、一般方法设计

　　

　　在设计液压系统时，人们往往首先想到的是套用各种常用回路，然而不是所有的液压系统都可照搬常用回路而不区别具体的功能要求。设计既要考虑使用性能，也要考虑经济性能以及安全因素等，否则设计可能出现不合理。图1是一种简单液压机的液压原理图。其执行的功能是下压工件——保压——顶出工件。该机要完成此项工作，其设定的压力分别为低压泵3MPa，高压泵29 MPa。低压泵的额定流量160L／min，额定压力6.3MPa；高压泵的额定流量10L／min，额定压力31.5MPa。

　　

　　从图1和技术参数中可以分析该液压系统运行情况及高压保压功能。当主液压缸1之电液换向阀通电换向时，控制高、低压泵卸载的电磁阀均通电换向，两泵以较低的压力共同供油给系统，使主缸作下压运动。当主缸下压工件到位并进行保压时，系统压力升高至压力继电器设定压力，压力继电器发出信号，低压泵电磁阀通电，低压泵卸载。此时，高压泵的高压油供给主缸进行保压。高压油除部分来弥补系统泄漏外，其余经高压泵溢流阀流回油箱。

　　图1 液压机的一般设计（1.主液压缸 2.顶出缸）

从原理看，该系统能够完整执行液压机各工作程序，但如果结合其技术参数分析，也不难看出此原理存在的不合理之处：该系统既要求在高压时工作，也要求在中低压情况下工作。如主缸1和顶出缸2的上升、下降处在低压状态，而主缸保压期间系统则处于高压状况下。从图1了解到保压时，高压油与高压泵的溢流阀、卸荷电磁阀、单向阀、压力继电器、压力表开关、主缸电液换向阀、顶出缸电液换向阀及两液压缸相贯通。由此，这些元件的额定耐压等级就须选择为31.5 MPa。

　　

　　3、合理方法设计

　　

　　液压元件的价格与其技术参数如压力等级、流量等级等有关。压力、流量等级高，则价格高，反之则低。因此，在设计系统、选用元件时要合理降低成本。从图1分析，低压泵的溢流阀、卸荷电磁阀、压力表开关于中低压状态下工作，两泵出油口以外元件要在高压情况下工作，或要与高压油相连通。那么，能否有更合适的液压系统来代替呢?回答是肯定的。如果将上述液压机原理设计成如图2所示，将使该高压保压回路更趋合理。图2中，低压、高压泵在主液压缸作下降运动时，同时向液压缸供油。当主缸下降到位后，系统压力升高，压力继电器发出信号，泵1卸载，此时高压泵就直接供高压油于主缸实施高压保压，其特点是高压油无需经过主缸电液换向阀，也不会与顶出缸及其电液阀相串通，液控单向阀在系统产生高压时阻隔了高压油与这些元件的连通。当保压完成后，主液压缸则通过电液换向阀上升电磁铁通电（与此同时低压泵卸载电磁阀通电），低压泵恢复供油，并打开液控单向阀，这时高压泵油经液控单向阀、电液换向阀回油箱。当主缸上升到位碰行程开关，电液阀断电复中位，则两泵卸荷电磁阀也随之断电，两泵均卸载。