带增压功能的多通道液压系统设计

带增压功能的多通道液压系统设计

陈增光 张玉丽

烟台新天地试验技术有限公司 山东省烟台市 264000

摘 要：增压型液压系统是由液压泵、驱动用电动机、油箱、溢流阀及增压缸等构成的液压源装置，具有将低油压经过驱动放大为较高压力的压力油，并可以按驱动装置要求的流向、压力和流量供油，将液压系统与驱动装置（油缸或马达）用液压管路相连，液压执行机构便可实现各种规定的动作，增压型液压系统也可以通过在低压系统上进行加装增压缸从而快速便捷、低成本的将低压系统改装成高压系统，在工业加工及实验测试领域有广泛应用。

关键词：增压功能、液压装置、驱动装置

1. 多通道液压系统基本原理及组成

该液压系统是独立的液压供能装置，它按驱动装置（主机）要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，适用于主机与液压装置可分离的各种应用条件下。电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后排除高压油，将机械能转化为液压油的压力能，高压液压油通过阀组合实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中，从而控制了动作执行机构输出力量的大小调节、方向的变换、输出动作速度的快慢，推动各种液压机械做功。各部件功用如下：

泵组装置——上装有电机和油泵、吸油滤芯及泵套、联轴器等装置，它是液压站的动力源头，将点动机的机械能转化为液压油的液压能。

集成块——是由液压阀及通道体组合而成。它对液压油实行方向、压力、流量调节并留有管路串接油口，用于各功能模块进行连接和串通。

阀组合——是装载液压集成块上的调节装置，可水平或者竖直方向安装，其上面的油口和集成块上加工的孔道相对应，并有密封圈或者密封垫进行接触密封保证系统的密封性能。

增压缸——是增压系统实现核心功能的核心部件，一般由内置阀门、活塞及其密封组件、缸体组成，通过对活塞进行往复运动控制实现增压缸的吸油和排油。该系统设计保留了原系统的功能，当需用低压油时可以不启动增压缸，当需要的压力超过本身泵组提供的高压油时启动增压缸进行增压功能动作。

油箱——是钢板焊的半封闭容器，上还装有滤油网、空气滤清器、液位计等，它用来储存液压油、及液压油的散热冷却功能。

2、液压系统增压调控原理

本系统的原动机带动液压齿轮泵泵提供16MPa的原始系统压力，由液压增压系统将液压油压力提高至32MPa，并通过阀组调节可以进行0MPa-32MPa的任意油压输出。

齿轮泵组将油泵将液压油输入值液压系统，通过溢流阀9限定泵出口的最大压力，保证油泵及电动机不会因为油泵输出超过额定压力及功率导致油泵及电机过载发热导致损坏。7单向阀的作用是油压回流，也可以防止增压缸启用过程中高压油回充泵头导致油泵损坏。增压缸上的电磁阀17的作用是控制增压缸活塞往返运动，控制电磁阀的动作频率就可以控制增压频率即增压缸输出高压油的流量快慢。同时增压缸上连接13蓄能器，蓄能器的作用是吸收增压缸动作时的油压波动，稳定系统压力，防止管路冲击震颤，提高系统的的稳定性及液压元件使用寿命。经过压力放大的油液通过两个调压阀14进行压力调控，其调定范围为0~调压阀前级压力，每路调节后的油压通过分流模块兵分两路至输出控制电磁阀17的供油口，电磁换向阀17的作用是控制液压缸伸出缩回或者液压马达正反转，断电时阀芯处于中位截至，液压缸或者液压马达保持在断电前的位置。每路油压配置一个节流阀16进行输出流量的调节。两路不同压力的液压油经由分流模块分为4路，其中电磁阀12可以控制两路调压油路的串通，使每路输出的油压完全相同。由手动式截留截止阀控制4分路流量，每路压力不超过由减压阀控制的压力，4路油液经过换向模块进行油压输出，带动液压缸或者液压马达运动，压力开关控制电磁换向阀进而控制每路油液输出方向，打开控制开关6可以完成系统压力的泄除。综上整个过程该液压系统实现了液压油的升压-调压-输出控制功能。

图 1 带增压功能的液压系统原理图

1.液位计2.空气滤清器3.吸油过滤器4.电机5.油泵6.手动泄压阀7.内置单向阀8.电接点压力表9.插入式溢流阀10.回油过滤器12.电磁换向阀13.蓄能器14.减压阀15.耐震压力表16.节流截止阀17.电磁换向阀18.增压缸19.压力开关20.快速接头21.电磁换向阀

系统辅件中，其中空气滤清器2的作用是防止颗粒污染物通过油箱呼吸口侵入系统，和防止加油过中混入颗粒污染物。3吸油过滤器安装在油泵吸油口处，用以保护油泵及其他液压元件，以避免吸入污染杂质，有效地控制液压系统污染，调液压系统的清洁度。耐震压力表的作用是检测调压阀调节后的系统压力，电接点压力表是一种带压力上下限设定的液压表，通过调节控制区间可以实现泵组区自动保压、自动启停功能。输出油路的压力工作介质46号抗磨液压油是一种以高粘度指数矿物油为基础油，由精选含锌抗磨剂、抗泡剂调配而成的中度极压抗磨液压油，专门开发应用于液压传动和控制系统。

3、常用液压件选型原则

1）蓄能器的选用

蓄能器是标准件，是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要的时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量波动，保证整个系统压力平稳正常。

使用蓄能器时应注意如下几点：

1） 气囊式蓄能器原则上应垂直安装，油口向下。

2） 装在管路上的蓄能器需用支板或支架固定。

3） 蓄能器与管路系统间应该安装截止阀，供充气检修时使用。蓄能器与液压泵之间应该安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器内存储的压力使油液倒流。

2）油箱的设计选用

液压动力源装置中的油箱一般是非标准件，具体作用如下：

(1)存储液压油液。油箱必须能够存放液压系统中的所有油液。液压泵从油箱抽吸油液送至系统，载能油液在系统中完成动力传递之后返回油箱。

(2)散发油液热量。液压系统中油液损失和机械损失导致油液温度升高。油液从系统中带回的热量很大一部分靠油相壁散发到周围空气中。这就要求油箱由足够的尺寸。

(3)逸出空气。液压系统低压区压力低于饱和蒸汽压，吸油管漏气或液位过低时由漩涡作用引起泵吸入空气，回油的搅动作用等都是形成气泡的原因。油液气泡或导致恼人的噪声和损坏液压装置，尤其在液压泵中会引起气蚀。未溶解的空气可能从油箱逸出，因此尽可能大的油液面积，使油液在油箱里有较长的循环时间。

(4)沉淀杂质。未被过滤器捕获的细小污染物，如磨损屑或油液老化生成物，可以沉落到油箱底部并在清洗油箱时加以清除。

(5)分离水分。由于温度变化，空气中的水蒸气在油箱内壁上凝结成水滴而落入油液中，其中只有很少数量溶解在油液里。未溶解的水会使油液乳化变质。油箱提供油水分离的机会，使这些游离水聚集在油箱的最低点，以备清除 。

液压油箱设计加工过程中要注意以下几点：

1）保证执行机构最大动作所需要的油液和油泵不吸空。

2）还要尽量使用不锈钢材质的油箱，焊接过程中选用没有焊渣的焊接方式。

3）使用前要用煤油清洗干净，内壁不能有容易脱落的焊点和喷涂的油漆。

4、液压系统的安装

组装液压系统之前，首先应该熟悉相关技术文件和资料，如液压系统原理图、液压控制装置的集成回路图、液压站各部分（如油箱、液压泵、液压控制装置、蓄能器装置）的总装图、管道布置图、液压元件和附件清单等；然后按液压元件付存清单，准备好相关物料，工具，并对其规格和质量按有关规定进行细致检查。

液压元件一般不宜随便拆开，但对于内部污染或生产、库存时间过久，密封件可能自然老化的液压元件这应该根据情况进行拆洗和测试。拆洗液压元件必须在熟悉其构造、组成和工作原理的基础上进行。元件拆开时建议对个零件拆下的次序进行记录，以便拆洗结束时组装正确。顺利安装。清洗时，一般应先用洁净的柴油清洗，再用液压系统中的工作油液清洗。不符合要求的零件和密封件必须更换。组装时要特别注意不使各零件被再次污染和异物落入元件内部。此外，油箱。油路板及油路块的通油孔道也必须严格清洗并妥善保管。

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