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開環系統與閉環系統特點分析以及優缺點對比

以下用開式系統和閉式系統來講解

開式系統

開式系統是指液壓泵從油箱吸油,通過換向閥給液壓缸(或液壓馬達)供油以驅動工作機構，液壓缸(或液壓馬達)的回油再經換向閥回油箱。在泵出口處裝溢流閥。這種系統結構較為簡單。由于系統工作完的油液回油箱,因此可以發揮油箱的散熱、沉淀雜質的作用。但因油液常與空氣接觸,使空氣易于滲入系統，導致路上需設置背壓閥，這將引起附加的能量損失,使油溫升高。
 

在開式系統中，采用的液壓泵為定量泵或單向變量泵，考慮到泵的自吸能力和避免產生吸空現象，對自吸能力差的液壓泵，通常將其工作轉速限制在額定轉速的75%以內，或增設一個輔助泵進行灌注。工作機構的換向則借助于換向閥。換向閥換向時,除了產生液壓沖擊外，運動部件的慣性能將轉變為熱能，而使液壓油的溫度升高。但由于開式系統結構簡單，仍被大多數起重機所采用。
 

閉式系統

在閉式系統中，液壓泵的進油管直接與執行元件的回油管相連，工作液體在系統的管路中進行封閉循環。閉式系統結構較為緊湊，與空氣接觸機會較少，空氣不易滲入系統，故傳動的平穩性好。工作機構的變速和換向靠調節泵或馬達的變量機構實現，避免了在開式系統換向過程中所出現的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統較開式系統復雜，由于閉式系統工作完的油液不回油箱,油液的散熱和過濾的條件較開式系統差。為了補償系統中的泄漏,通常需要一個小容量的補液泵進行補油和散熱，因此這種系統實際上是一個半閉式系統。
 

一般情況下，閉式系統中的執行元件若采用雙作用單活塞桿液壓缸時，由于大小腔流量不等，在工作過程中,會使功率利用率下降。所以閉式系統中的執行元件一般為液壓馬達。
 

工程機械液壓傳動系統，有開式系統和閉式系統，國內小噸位汽車起重機通常采取具有換向閥把持的開式系統，實現履行機構正、反方向活動及制動的請求。中、大噸位起重機大多采用閉式系統，閉式系統采取雙向變量液壓泵，通過泵的變量轉變主油路中液壓油的流量和方向，來實現履行機構的變速和換向，這種節制方法，可以充分體現液壓傳動的長處。
 

閉式液壓驅動系統在工作中不斷有油液泄露(連續的高壓油內泄是元件設計的固有產物)，為了彌補這些泄漏和耗費，保持閉式系統正常工作，必需給閉式體系及時彌補油液。閉式系統主泵上通軸附設一個小排量補油泵，由于補油泵的排量和壓力相對主泵均很小，所以其附加功率喪失通常僅為傳動裝置總功率的1%～2%，可以忽咯不計。在閉式系統液壓工作裝置中設有補油溢流閥和補油單向閥，補油溢流閥限制最高補油壓力，補油單向閥依據兩側管路液壓油壓力的高下，選擇補油方向，向主油路低壓側補油，以補償由于泵、馬達容積損失所泄露的流量;主泵的兩側設有兩個高壓溢流閥，斜盤快速擺動時呈現的壓力峰值及最大壓力由高壓溢流閥維護，防止泵和馬達超載;該液壓裝置中還設有壓力切斷閥，壓力切斷閥相當于一種壓力調節，當到達設定的壓力時，將油泵的排量回調到為零的狀況。另外，在補油泵出口處還設有過濾器，對液壓系統工作介質進行過濾，進步了液壓油的干凈度。
 

閉式體系具有以下優點：

(1)目前閉式系統變量泵均為集成式構造，補油泵及補油、溢流、把持等功效閥組集成于液壓泵上，使管路銜接變得簡略，不僅縮小了安裝空間，而且減少了由管路銜接造成的泄露和管道振動，進步了體系的可靠性，簡化了操作進程。
 

(2)補油系統不僅能在主泵的排量產生變更時保證容積式傳動的響應，進步系統的動作頻率，還能增添主泵進油口處壓力，防止大流量時產賭氣蝕，可有效提高泵的轉速和防止泵吸空，提高工作壽命;補油系統中裝有過濾器，提高傳動裝置的可靠性和應用壽命;另外，補油泵還能便利的為一些低壓幫助機構供給動力。
 

(3)由于僅有少量油液從油箱中汲取，減少了油箱的損耗。
 

開式液壓系統的特點：

(1)一般采用雙泵或三本供油，先導油由單獨的先導泵提供。有些液壓執行元件所需功率大需要合流供油，合流有兩種方式：①閥內合流。一般有雙泵合流供給一個閥桿，在由該閥一般桿控制供油給所需合流的液壓執行元件。該合流方式的閥桿的孔徑設計需要考慮多泵供油所虛的流通面積。②閥外合流。雙泵分別通過各自閥桿，通過兩閥泛聯動操縱，在閥桿外合流供油給所需合流的液壓執行元件。雖然操縱結構相對復雜、體積較大，但由于流經閥桿的餓是單泵流量，閥桿孔徑相對較小，而且有可能與其他閥桿通用。
 

(2)多路閥常進行分塊且分泵供油，每一閥組根據實際需要可利用直通供油道和并聯供油道兩種油道。前者可實現優先供油，既上游閥桿動作時，壓力油就供給該閥桿操縱的液壓元件，而下游閥桿操縱的液壓元件就不能動作。后者可實現并供油。
 

(3)為滿足多種作業工況及復合動作要求，一般采用簡單的通斷型二位二通閥和插裝閥，把油從某一油路直接引到另一油路，并往往采用單向閥防止油回流，構成單向通道。通斷閥操縱有以下3種方式：①采用先導操縱油聯動操縱，先導操縱油在控制操縱閥桿移動的同時，聯動操縱通斷閥。②采用操縱閥中增加一條油道作為控制通斷閥的油道，這樣在操縱操縱閥的同時，也操縱了通斷閥的開閉。
 

開式油路的另一缺點是:當一個泵供多個執行器同時動作時，因液壓油首先向負載輕的執行器流動，導致高負載的執行器動 作困難，因此，需要對負載輕的執行器控制閥桿進行節流。
 

閉式液壓系統具有以下優點：

(1)目前閉式系統變量泵均為集成式結構，補油泵及補油、溢流、控制等功能閥組集成于液壓泵上，使管路連接變得簡單，不僅縮小了安裝空間，而且減少了由管路連接造成的泄漏和管道振動，提高了系統的可靠性，簡化了操作過程。
 

(2)補油系統不僅能在主泵的排量發生變化時保證容積式傳動的響應，提高系統的動作頻率，還能增加主泵進油口處壓力，防止大流量時產生氣蝕，可有效提高泵的轉速和防止泵吸空，提高工作壽命;補油系統中裝有過濾器，提高傳動裝置的可靠性和使用壽命;另外，補油泵還能方便的為一些低壓輔助機構提供動力。