【第七章】 静液压驱动装置的 基本液压回路构成 了解两种应用于 静液压驱动的回路及其特性 亲爱的读者，元旦快乐！ 我们有幸正在经历能源革命背景下的动力和传动相互促进发展的浪潮，能源转型和能源替代在可预见的未来将持续促进传动技术及其性能的发掘和应用。 2023年，设备电动化的能源转型给我们带来了新的冲击和思考，也让一部分人触达了巨大的机遇，寻求新动力源的替代必将继续进行。 正如当前市场中蓝海和红海竞争形态交变融融态一样，能源转型与传动技术的发展也呈现出彼此交融的促进形态，宛若推动历史进程的执拗的低音，默默助力着起于星星之火的划时代的创新。 节能减排的落脚点可能是提高能源利用效率增加产出，需要通过“加氢减碳”的方式减少碳足迹，也需要传动技术作为帮手，走上效率驱动进步之路。 新年伊始，带上希望，好在大变局中踏上征途…… HAPPY NEW YEAR 让我们继续研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第七章：静液压驱动装置的基本液压回路构成，了解两种应用于静液压驱动的回路及其特性。 静液压驱动装置构成了车辆与行走机械中介于发动机和车轮、履带等行走装置之间的传动环节，其输入端元件是液压泵，输出端元件或称执行元件是能够连续旋转并克服行走装置转矩负荷的液压马达。 液压泵和液压马达之间的连接回路有开式和闭式回路两种系统，本书介绍的静液压驱动装置主要采用的是闭式回路液压系统，这与大多数工业固定设备和以液压挖掘机为代表的一部分行走机械采用的开式液压系统有所不同。 从原则上说，本书前面各章节中述及的各种液压马达及其延伸部件对于开式和闭式两种系统都是适用的，而液压泵则有不同的分野。 第四、五两章中着重介绍的各型双向变量泵都专用于闭式回路。 通过以下对于现代液压技术中的开式和闭式两种回路系统的分析比较，将有助于读者理解闭式回路的主要特点以及静液压驱动装置需要采用闭式回路及其变型系统的原因。 图7-1 开式回路液压系统的基本构成 1-液压泵 2-换向阀 3-液压马达 4-一次安全阀 5-二次安全阀（副边过载阀） 6-过滤器 7-冷却器 8-液压油箱 在图7-1所示的采用开式回路的液压系统的基本构成中，由动力机拖动的输入端液压泵1直接从油箱8中吸油，它所输出的压力油经过一个换向阀或一组多路阀2控制通断和流向之后，供给液压缸或液压马达3等输出端的执行元件。 而执行元件的回油仍经换向阀或多路阀流回油箱。在这样的系统中的工作油液按照上述顺序每循环一周都要在油箱中与外界空气接触，“开式”即以此得名。 开式回路中的换向阀和多路阀一般都兼有利用阀芯的位移量控制流道开度和阻力，进而调节系统流量的功能。 如果只有一个或一组同时工作的液压马达作为执行元件，并只要求单向旋转，则可以取消换向阀而仅由变量泵的排量或用专门的流量控制阀来调节流量。 在开式回路系统中，液压泵的进出油口一经确定即不能互换，而液压马达的进出油口则可以用换向阀切换并因之改变输出轴的旋转方向。 开式系统是当今液压技术中最常用的回路系统，尤其在固定设备上的工业液压装置中，几乎全部采用开式系统。 其主要原因之一，是这种系统能够比较方便地用一个或一组公共液压动力源（液压泵站）向众多控制阀组和执行元件供能，有利于实现集成化、模块化、通用化和标准化。 从技术层面上说，这种系统的高低压区域界限明晰，设置液压油的滤清、冷却、排气等方面的设施都比较方便，也比较容易在系统中设置那些只允许在背压（即回油压力）较低的条件下工作的各种阀类元件和其他附件。 与开式系统不同，在图7-2所示的闭式回路基本液压系统中，作为输入元件的主液压泵1（通常是变量的）油口并不直接从油箱12内吸油 而是与作为执行元件的定量或变量的液压马达6的进出油口直接相联，构成一个对称的封闭回路。另由一个从油箱吸油的补油泵2经过单向阀组4和溢流阀9使这个回路始终维持一个基础压力（补油压力）。 在这种系统中，不仅主泵1两个油口的油流方向将根据变量机构的调节随时可能变化，而且当泵的实时出油口处的压力低于进油口时，它将瞬时转变到吸收液压能的马达工况，而对此时转为泵工况的马达起着制动作用。 如果略去内部机构工作原理的分析，而把一个带闭式液压系统的静液压驱动装置作为一个“黑箱”或“灰箱”来研究，它可以被视为等效于一根输入、输出端之间略带滑转差，并可以在正反两个旋转方向双向传递动力的柔性传动轴。 对应的开式液压系统的旋转传动装置则类似于一根带有单向离合器的轴，只能在一个旋转方向传递动力，而在逆向传递动力时必须同时改变旋转方向，就像一辆后轮上装有超越离合器（“飞轮”）的自行车那样。 闭式回路系统的特点可归纳为其主回路的对称性和输入输出端的可逆性。 闭式回路大多用于以液压马达驱动车辆行走装置和混凝土输送罐等连续旋传工作部件的传动，但某些以等速液压缸作为执行元件的系统有时也采用闭式液压回路，如在新型飞机上用于操控舵机和起落架收放机构的电动静液压执行器（EHA）和车载混凝土输送泵等。 在采用自吸性能好的变量液压泵和液压马达或设置有增压油箱的条件下，也可取消闭式回路中的补油泵，见之于某些轻系列的整体式静液压驱动装置和上述航空器使用的EHA电动静液压执行器中。 优点 即兼有调节流量和改变流向的双重功能 可连续调节液压马达输出轴的转速和旋转方向，无须像开式回路那样在主油路中再设置换向阀，因此主回路简约通畅，工作介质的流动损失较小。 一个对称和可逆的系统 由可双向变量的变量液压泵和可双向旋转的液压马达构成的闭式液压回路是一个对称和可逆的系统。 能够自动识别与适应旋转方向与转矩方向不同的各种负荷的组合，输出元件的速度增减与进退换向的操作无缝衔接，并根据负荷的变化自动地在驱动工况和制动工况之间瞬间转变而无须通过阀组切换油路。 从而得以对由其驱动的车辆和机械从静止直到最高速度的全过程进行连续控制而没有失控区。 除了输出正转矩驱动行进外，还能吸收负转矩实现动力制动，可在很大程度上取代摩擦元件构成的常规行车制动系统，操控方式也更加符合人机工程的要求。 控制压力油源 主回路中的工作介质始终在等于或高于补油压力的正压状态下运行，不仅避免了气蚀对主回路中液压元件的危害，而且系统刚性好，调节响应快。补油系统亦可作为本身的变量装置和其他液压系统的控制压力油源。 主回路与液压油箱之间的循环流量 主回路与液压油箱之间的循环流量一般为主回路内最大流量的20-25%或更少，所需的液压油箱容量较小，仅为同等功率的开式回路系统时的三分之一以下，更便于在安装空间有限的车辆与行走机械上。 缺点 一套比较复杂的补油系统 需要一套比较复杂的补油系统，必要时还需附加冲洗系统，元件数量较多且增加了部分功率消耗。在主液压泵转速较高、实时排量较小和主回路系统压力较低时，补油系统消耗的功率所占主回路传输功率的比例会相当可观，致使驱动装置在轻负荷工况下的效率比较低下。 工作介质的压力增减循环频度高 主回路中的工作介质的压力增减循环频度高，与液压油箱中储油的交换比例低，工作介质容易老化。不过随着液压油性能水平的提高，这个缺点现今已不再是严重的问题。 局限性 原则上一台（组）液压泵只能为一台或一组功能相关并互相耦合的液压马达供能，而难以用同一泵组为几组独立动作的执行器用户供能。 作用效能较低 主回路中的所有元器件和管路系统都需要能承受高压，冷却和过滤装置一般只能设置在压力较低的补油系统或壳体泄漏油的回油系统中，它们的通过流量有限，作用效能较低。
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：第68课 I 了解两种应用于静液压驱动的回路及其特性
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