液壓系統輔助回路設計要點淺析

徐曉靜

液壓系統的合理設計是液壓技術應用的關鍵，熟練掌握并靈活運用液壓系統設計技術及方法是機械工程領域工程技術從業人員應該具備的基本技能。液壓系統輔助回路的設計相比較液壓系統的原理設計和元件設計，通常是設計人員容易忽略的方面，往往影響整個液壓系統的設計效果。筆者作為一名技師學院教師，將從供油方式的選擇、液壓泵配管、油溫控制回路、液壓油凈化回路、壓力表配置等五個方面淺析液壓系統輔助回路的設計要點，以供參考。

1 供油方式的選擇

1.1 液壓泵的類型選用

液壓泵是液壓源的核心，系統中采用什么類型的液壓泵和油路循環方式皆與系統調速方案有關，當采用節流調速時，只能采用定量泵；當采用容積——節流聯合調速時，必須采用變量泵；當采用容積調速時，可采用定量泵或變量泵。對于前兩種調速方案，油路循環方式采用開式系統，后者采用閉式系統。

1.2 液壓泵數量的選定

液壓泵的數量根據執行元件的工況而定。對于快慢速交替工作的系統，因最大和最小流量相差較大，且最小流量持續時間較長，可采用差動缸和單泵供油、高低壓雙泵供油、單泵加蓄能器供油等方案，不但能降低系統發熱，還能節能。對于多級速度變換的系統，可采用數字泵動力源。對于執行機構工作頻繁、復合動作較多、流量需求變化大的液壓系統，可采用雙泵雙回路全功率變量或分功率變量組合供油方案。對于多執行元件的液壓系統，為防止執行元件相互間的干擾，宜采用多泵多回路供油方案。

2 液壓泵的管道配置

2.1 吸油管的配置

因為溢流閥排出的是具有一定溫度的熱油，所以不能將液壓泵的吸油管與溢流閥的排油管相連。為避免液壓泵吸油阻力過大導致吸油不足而造成損壞，應該盡量不在液壓泵的吸油管上設截止閥和軟管，否則，應將截止閥和軟管的通徑適當加大，以確保液壓泵要求的吸入壓力。為降低吸油阻力和噪聲，液壓泵吸油口不宜采用鉸接管接頭。

2.2 泄油管的配置

因為液壓系統的總回油管內壓力一般都比液壓泵的泄油壓力高，并有時還伴有壓力沖擊，以及液壓泵的外泄漏油管排出的是熱油，所以應該避免將液壓泵的泄油管與系統的總回油管或液壓泵外泄漏油管相連。

2.3 泵的自吸問題

液壓泵在開式液壓回路中使用時需要具有一定的自吸能力。設計時應注意，不在自吸性差的液壓泵吸油管上裝設過濾器。為防止發生氣蝕，應使液壓泵的中心高出油面的距離不大于500mm，且吸入壓力控制在-125mmHg以內，吸入管道最多有一個彎管接頭。液壓泵的進油口中心低于油箱最低油面超過300 mm時，可以小偏角啟動自吸。當同時滿足泵的流量大于160L/min，且吸入管道路的通徑符合要求，截止閥的通徑是吸入管道通徑兩倍以上等條件時，建議采用倒灌自吸。液壓泵的吸油管至油箱壁、吸油管入口至油箱底面距離不得小于3倍管徑。對于2500mm 以內的吸入管道，管道彎頭不宜多于2個。

3 液壓油凈化回路的設計

液壓油凈化回路的設計焦點在于濾油器位置的設置。

3.1 液壓泵吸油口處

一般，液壓泵吸油口安裝不同標準等級的粗濾油器，在安裝時要保證濾油器的上緣低于油液面75mm以上，高于油箱底5mm以上，在油箱結構上要考慮安裝和拆卸方便。

3.2 液壓泵的壓油管路上

液壓泵的壓油管路設置精濾油器，壓差值一般不超過0.35Pa，濾油器旁設堵塞指示器或旁路閥加以保護。若采用高壓油器，則應將高壓濾油器放置在溢流閥之前，以確保流量恒定，并對溢流閥起到保護作用。

3.3 系統的回油管路上

為保證流回油箱的油液清潔，回油管建議安裝精濾油器，但要盡量將它安裝在流量、壓力波動較小、工作狀態相對穩定的位置上，并注意按所通過的最大實際流量選取相應通油能力的回油濾油器。另外，可以簡化管路，在系統的回油管路末端，即油箱頂上安裝濾油器，方便濾芯的洗、換、修。

3.4 其它位置

可以將濾油器安裝在溢流閥的回流路上，即支回流管處。對于大型液壓系統，尤其是要求系統24h連續工作、環境惡劣的場合，可以設計一個液壓泵和濾油器單獨組成的一個獨立于系統之外的過濾回路，用來連續為系統清除雜質。

4 液壓油溫控回路的設計

為了不致使油箱中的油溫太高或太低，油溫可分別采用冷卻器或加熱器來控制。

4.1 冷卻器的設置

若系統油溫的升高主要是由大量高壓沒從溢流閥溢出所引起時，為提高冷卻效率，宜將冷卻器設置在溢流閥的回油路。為切斷冷卻器，可在冷卻器前設置截止閥。為防止回路壓力偶然升高導致冷卻器芯子被擊穿，可以將冷卻器并聯一個壓力閥。若系統中存在著若干個發熱量較大的元件時，應在總回油管路上設置冷卻器，此處若同時有過濾器時，應把過濾器放在回油管路的上游，即讓熱油先過濾后冷卻，從而降低過濾器阻力損失。冷卻器若設在油箱內，要確保始終被油液淹沒。

4.2 加熱器的設置

加熱器一般設置在油箱底部，與箱底保持一定距離，并始終被油液淹沒，以確保加熱器自身溫度均衡。

4.3 油溫的自動控制

當系統油溫變化范圍要求嚴格控制油溫變化范圍時，可設計油溫自動控制回路，通過兩個分別控制上、下限油溫的電接點溫度計對二位二通的水用電磁閥進行開關控制，從而控制冷卻水路的通斷，對油溫進行自動控制。

5 壓力表的配置

系統組合后，應合理安排測壓點，通過與壓力表和壓力表開關連接，觀察各測壓點壓力，來檢查和調試液壓系統。一般在液壓泵出口、各壓力控制元件、與主油路壓力不同的支路及控制油路、蓄能器的進油口等處均應設置測壓點。為減少壓力表數量，可多個測壓點（≦6）共用一塊壓力表，通過壓力表開關實現各測壓點的轉換。系統一般采用彈簧管壓力表，對于遠程傳送信號或自動控制的系統，一般采用電接點式壓力表。壓力表里程約為系統最高工作壓力的1.5倍左右。當系統壓力調整到位后，可關閉壓力表開關，使壓力表回零，實現對壓力表的保護。為防止系統壓力突變或壓力脈動而使壓力表損壞，壓力表接入壓力管道時，應通過阻尼小孔及壓力表開關。壓力表的安裝部位要便于直接觀察到壓力變化。

（作者單位：南通工貿技師學院）