• 结构简单 • 需要有较大容积的油箱 • 需要在系统的回油路上设置背压阀，从而
引起附加的能量损失，使油温升高。 • 一般采用定量泵或单向变量泵，对泵的自 吸能力要求高。 • 通过换向阀使执行元件换向 • 在换向及制动过程中惯性运动的能量消耗 在节流发热中，造成大量的能量损失并使 油液发热。
开式系统的特点：
§3 液压系统分析方法
•对液压系统工作原理的分析 •对液压系统性能的分析
对液压系统工作原理的分析
• 了解该机械的工况特点及要求，了解每一工作
循环的主要动作，以及各动作之间的相互关系。 • 了解整机及液压系统的主要技术参数，如发动 机的型号、功率；液压泵的型式规格，系统的 工作压力，额定流量等；液压缸、液压马达的 型式规格等。 • 了解液压系统的形式、特点包括回路组合方式 等。在此基础上，根据所掌握的各种液压元件 的工作原理和液压基本回路的知识，对液压系 统的工作原理进行细致、深入的分析。
串联系统
• 当液压泵输出流量Q不变时，串联系统中各执行
元件的运动速度与外载荷的变化无关，能够实现 同时动作。 • 液压泵的出口压力约等于整个管路系统的压力损 失与各串联执行元件内有效工作压力的总和。在 外载荷较小时，各执行元件可以同时动作，且能 保持较高的运动速度。但当外载荷较大时，由于 供油压力的限制，要各串联液压缸同时动作就较 困难。 • 一般用在高压、小流量的单泵供油系统中。
闭式系统的特点：
• 结构复杂 • 采用双向变量泵，成本较高。 • 油液仅在闭合回路内循环，因而温升较高。 • 补油系统的油箱容积较小，结构紧凑 。 • 闭式系统回油有背压，空气不易渗入，系统运转
平稳。 • 对泵的自吸能力要求低。 • 通过改变液压泵的变量机构来实现换向和调速 • 调速和制动比较平缓，且调速与制动中能耗小。 • 执行元件一般为液压马达
寸增大，即消耗材料增多。若采用高压则降低 材料消耗、减少空间占用尺寸。 • 当系统压力增高时，由于油液的压缩性将对系 统工作的稳定性产生影响，不易获得平稳的运 动和准确的定位。 • 由于系统工作压力的提高，对密封及管路接头 都提出了较高的要求由于系统工作压力的提高， 对密封及管路接头都提出了较高的要求
功率的利用
－－指液压系统在工作循环中对发动机功率
的利用程度，也就是整机效率问题。
• 不仅与各回路的设置及其相互间的配合有关，
而且与液压泵的数目及其控制方式有直接关 系 • 功率利用不仅反映了液压系统对发动机功率 利用的好坏，而且对节省能源也具有很大的 现实意义。
调速范围及微调特性
• 调速范围大小可以用速比i衡量 • 液压系统的调速范围与液压泵及执行元件的性
B
“半闭式循环”系 统
6 7
5
4 1
3 2
A 9
8 10
C
(a)
(b)
单泵系统和多泵系统
• 由一台液压泵向一
个或多个执行元件 个执行元件实现复 供油的液压系统 合动作，又要能够 对这两个执行元件 • 用于1）不需要进行 进行单独调节 多种复合动作的工 程机械。 • 按照主机的工况， 把不同的回路组合 2）功率较小，工 在一起，以获得主 作变动不太频繁的 机最佳的工作性能。 工程机械。
• 一般负载较小的设备，宜采用低压系统；负
载较大的则采用中高压系统。 • 对要求调速及换向频繁的液压系统，采用低 压时虽然会使执行元件尺寸增大，但是却给 扩大速度调节范围带来方便，并且由于压力 较低使系统冲击和振动小，噪音小，因而运 动平稳。
液压泵的数目对系统性能的影响
• 单泵系统 • 通往各执行元件的油路
• 在工作中既需要两
支腿
回转
铲斗
行走转向
斗杆
单 泵 系 统
动臂
双泵双回路系统
左行走 回转 斗杆 动臂 铲斗
右行走
定量系统和变量系统 • 采用变量泵的系统 • 采用定量泵的液 压系统 • 系统复杂，价格高。 • 定量系统对发动 • 操纵方式多样化，
机的功率的利用 率不高。 • 结构简单，造价 低廉，所以应用 广泛。 使液压系统流量和 功率的调节更加方 便、准确。按需供 油，系统的效率较 高。
串联系统，即前一 个液压缸的回油路 通过换向阀与后一 个液压缸的进油路 相连接。因此，后 一个液压缸的进油 就是前一个液压缸 的回油。
并联系统
• 并联系统中的流量的分配是随各执行元件上
外载荷的不同而变化，首先进入外载荷较小 的执行元件。只有当各执行元件的外荷载相 等时，才能实现同步动作。 • 并联系统的优点是分支油路中只有一次压力 降，因此执行元件能克服较大的外载荷。 • 并联系统仅能用于对工作机构运动同步性没 有要求的地方。
多缸串并联系统 －－顺序单动
§2 液压系统的评价
表明液压系统性能的主要指标： • 液压系统的效率 • 功率的利用 • 调速范围及微调特性 • 操纵性能 • 冲击、振动和噪声 • 安全性 • 经济性
液压系统的效率
－－对输入液压系统的能量的利用程度，反 映了液压系统本身能量损失的多少。
液压系统的效率是一个综合性指标， 不能单单按某一局部回路的设置是否合理 来评价，必须把整个回路设置与工艺循环 过程结合起来考虑，才能做出最后的正确 评价。其主要影响因素： • 液压系统的传动方案 • 调速方案 • 元件、管路本身的特性
可以采用并联、串联、 串并联等方式。不同的 联接方式将有不同的系 统特性，并且都要求操 作者有较高、较熟练的 操作技能。 单泵系统结构简单，造 价低，但其操纵性能不 好，特别是采用定量泵 时，效率低，发动机的 功率不能充分利用
• 多泵系统 • 多泵定量系统中，虽然
各执行元件的协调动作 性能得到改善，但系统 效率及发动机功率的利 用仍未能得到很好的改 善。 各泵的功率之和不能超 过发动机的功率。当某 执行元件单独动作时， 功率的利用及系统效率 将会大大下降，泵的数 目愈多，下降的越严重
安全性
• 所谓安全性，是指在满足工作性能要求的前提
下，保证系统正常工作的措施及应急措施是否 完备。 • 这项指标对各种不同的工程机械有不同的要求。 对大型工程机械尤为重要，例如大型液压起重 机，液压系统能否安全可靠的工作，不仅是保 证生产进度的问题，同时还是直接影响到人的 生命安全的重要问题。因而是极为重要的评价 指标之一。
• 流量控制（速度控制） • 压力控制 • 功率控制 • 多泵系统的控制 • 多功能控制
流 量
根据输入指令控制 变量泵的斜盘摆角， 进而控制泵的排量。 为了节省能源，减 少油液发热、提高 系统效率，这种控 制在系统无负荷时 （换向阀处于中位 时），构成旁通卸 荷回路。
控制指令
流量
压力
( )
( )
• 液压系统的冲击和噪声主要与回路设计及所选
液压元件间的匹配有关。但有时安装不合理或 缓冲回路设置不合理，也会造成振动和噪声。 • 液压系统的振动和噪声是由组成系统各元件的 振动和噪声引起，其中以泵和阀最严重。振动 与噪声应予以控制。减少液压系统振动和噪声 的关键是控制系统中各元件的振动和噪声，减 少液压泵的流量脉动和压力脉动以及减少液压 油在管路中的冲击。
•
•
• 由于选择驱动功率时是
按最不利的工况确定的， 因而平均功率总是低于 最高功率的，因此在低 于最大负载工况工作时， 将有大量的溢流损失或 节流损失，便系统效率 降低，并且发动机的功 率也未得到充分利用。
• 双泵变量系统 ，当两台
变量泵采用总功率调节 时，负载力达到某一设 定值，便可自动完成恒 功率控制，并且可根据 各回路负载的不同，实 现对发动机功率的自动 匹配。因而，从功率利 用、效率及调速范围来 看，都有了大幅度的改 善。
第二章 液压系统的分析方法
•液压系统的分类 •液压系统的评价 •液压系统分析方法
§1 液压系统的分类
•开式系统与闭式系统 •单泵系统和多泵系统 •定量系统和变量系统 •串联系统与并联系统
开式系统与闭式系统
－－根据油液循环的方式不同
• 液压泵自油箱吸油， • 液压泵和液压马达
经换向阀供给液压 缸或马达对外作功； 液压缸或马达的回 油流回油箱。在该 系统中，油箱是工 作介质的吞吐及贮 存场所 ，这种系统 称之为开式系统。 的进出油管首尾相 接，形成一个闭合 回路。当操纵泵的 变量机构时，便可 调节马达的速度或 使马达换向，这就 是闭式系统。
对液压系统性能的分析
• 系统工作压力 • 液压系统的类型 • 变量及功率调节方式 • 液压泵及执行元件的型式 • 回路的组合及合流方式 • 操纵控制方式
以上6点是影响液压系统性能的主要因素， 也是分析液压系统性能的基本出发点。
液压系统工作压力对系统性能的影响 • 液压系统的工作压力是由负载决定的 • 当外负载一定时，若系统采用低压，则元件尺
以系统压力为信 号，当系统压力 达到设定值时， 通过压力调节元 件的作用，使液 压泵的排量迅速 减小。这对溢流 阀动作频繁的系 统，具有显著的 节能效果
恒功率控制 压力 控制
P
若将压力 控制与恒 功率控制 同时使用， 在超载时 可迅速减 少泵的排 量，使功 率损失减 少
根据压力信号使使泵的流量和 压力的乘积按恒功率规律变化， 故亦称恒功率控制（或称压力 补偿控制）。如果系统设计合 理，工程机械的大部分作业都 可在设定的起调压力以下完成， 即在定量泵状态下完成，只在 重载时才在设定压力以上的恒 功率范围工作，压力和流量按 近似恒功率规律变化。从而减 少油液通过溢流阀的损失，提 高了系统的效率。
定量系统与变量系 统功率利用对比
平
恒功率曲线
压力
功率调节器 调节终了
控制活塞
转速n 常数
}
由安全阀调节 的最大压力 液压泵功率 常数
n M
α
调节范围
调节终了 调节开始 弹簧装置 特性曲线
调节起始
～