王佃武

(中煤科工集團太原研究院，山西太原030006)

在閉式液壓系統(tǒng)中，液壓泵輸出的油液直接進入執(zhí)行元件，執(zhí)行元件的回油直接與液壓泵的吸油管相連，工作液體在系統(tǒng)中進行封閉循環(huán)。這種液壓系統(tǒng)的結構緊湊、傳動效率高、故障率低，這些特點使它特別適應負荷變化劇烈和前進、倒退、制動頻繁的工程機械負荷工況，以及速度要求嚴格控制的工程機械。

但是閉式液壓系統(tǒng)在工作中由于泵、馬達容積效率損失以及由沖洗冷卻閥組中泄漏的流量，不斷有油液消耗，為了補償這些消耗，維持閉式液壓系統(tǒng)的正常工作，必須給系統(tǒng)及時補充油液而設置補油泵。

1 補油泵的作用

(1)補償閉式系統(tǒng)由于泄漏損失的油液

持續(xù)的高壓油內泄是液壓元件的固有屬性，并且隨著泵、馬達排量的增大而增大。如圖1所示，補油泵泵出油液流經(jīng)單向閥向系統(tǒng)低壓側補油。

(2)冷卻和沖洗回路

圖1 閉式系統(tǒng)的補油和冷卻

閉式系統(tǒng)持續(xù)的高壓工作時，泵、馬達自身的內泄量以及系統(tǒng)元件本身不足以帶走系統(tǒng)高壓產(chǎn)生的熱量，因而使系統(tǒng)溫度升高。為降低溫度，需要在系統(tǒng)的低壓側通過補油閥組另外釋放出一部分油液進行冷卻。馬達工作時，馬達進出油口的壓差使充液換向閥4 (梭閥)置于接通低壓側的位置，馬達工作后發(fā)熱的回油經(jīng)梭閥4、沖洗溢流閥5 和冷卻器回油箱，這樣，補進的是冷油，排出的是熱油，對閉式系統(tǒng)進行了強制循環(huán)冷卻，使回路中的油溫保持在允許的范圍內。這部分油液同時有沖洗管路中因元件磨損而不斷產(chǎn)生的污染顆粒、并將其排出系統(tǒng)的作用。

(3)向主泵或馬達的控制系統(tǒng)提供先導控制油，也可向其他的輔助系統(tǒng)提供油源，這種情況下安裝一個順序閥即可保證主回路不受輔助回路影響，防止因補油不足而停車。

(4)提供補油壓力

能在主泵的排量發(fā)生變化時保證容積式傳動的響應，除能提高系統(tǒng)的動作頻率外，還能增加主泵進油口處壓力，防止大流量時產(chǎn)生氣蝕，提高泵的工作轉速和傳動裝置的功率密度。

2 補油泵排量的計算

閉式系統(tǒng)在工作中不斷有液壓油泄漏，這些泄漏主要由以下原因引起:(1)泵、馬達容積效率引起的泄漏;(2)冷卻沖洗閥的排出流量;(3)伺服控制系統(tǒng)的正常消耗。為了維持閉式系統(tǒng)正常工作，必須及時補償這些泄漏和消耗，并且無過多能量浪費，所以閉式系統(tǒng)的補油量需要合理地配置。

計算補油泵的排量需要考慮多方面因素，比如泵、馬達的轉速，系統(tǒng)工作壓力，液壓管路的排布，伺服控制方式，冷卻沖洗流量，以及元件由于磨損泄漏量的加大等。綜合考慮泵、馬達泄漏量，沖洗油量和伺服控制流量，補油泵排量一般選取主泵排量的20%～25%，計算方法為:泵、馬達失效前容積效率為8%～9%，沖洗油量為系統(tǒng)流量2%～3%，伺服控制流量為系統(tǒng)流量1%～2%，所以系統(tǒng)總泄漏流量為總流量的(16%～18%+2%～3%+1%～2%)=19%～23%。補油泵為齒輪泵，一般串聯(lián)于主泵，轉速與主泵相同，其容積效率約為92%，所以補油泵排量為系統(tǒng)流量的(19%～23%)/92%=20%～25%。

需要注意的是泵在低轉速高壓力的工況，補油泵由于是齒輪泵，轉速的降低使其容積效率下降很快，常規(guī)選擇的補油泵的補油量可能會小于泄漏量而導致系統(tǒng)無法正常工作。因此，如果行走機械有此種工況要特別考慮，以選擇較大排量的補油泵。

3 補油壓力的設定

理論上講，補油壓力越高，系統(tǒng)響應越快，補油效果越好。但是補油泵的存在勢必會給系統(tǒng)帶來額外的能量損失，補油壓力越高，能量損失越大。因此，要優(yōu)化設計閉式系統(tǒng)，必須合理設定補油壓力。

補油壓力的設定要做到以下幾點:(1)滿足系統(tǒng)正常工作所需的最小補油壓力(不小于0.7 MPa)以獲得較好的系統(tǒng)性能;(2)合理的能量損失。因此補油壓力通常設定為1.5～2.5 MPa，此時能量損失約為總功率的2%～3%，對傳動裝置效率影響不大。

補油壓力決定了沖洗溢流閥的壓力，為保證有充足的油液通過沖洗閥，沖洗溢流閥壓力值一般設定比補油溢流閥壓力低0.3～0.5 MPa。

4 結束語

補油泵在閉式液壓系統(tǒng)中作用非常重要，它的存在保證了系統(tǒng)管路內油液充足、壓力穩(wěn)定，合理地選擇補油泵是設計和使用好閉式液壓系統(tǒng)的關鍵因素。行走機械閉式系統(tǒng)中，補油泵排量一般選取主泵排量的20%～25%，補油壓力通常設定為1.5～2.5 MPa。

【1】姚懷新.行走機械液壓傳動與控制[M].北京:人民交通出版社，2001.

【2】胡軍科，王華兵.閉式液壓泵的種類與選型注意事項[J].建設機械技術與管理，2000(3):33－34.

【3】安國宏.閉式靜液壓傳動的故障排除[J].建筑機械化，2002(2):48－49.

【4】桑月仙.閉式液壓系統(tǒng)補油泵研究[D].成都:西南交通大學，2010.

【5】王佃武，曹瓊瓊，袁宇明.連續(xù)采煤機液壓系統(tǒng)的設計改進[J].煤礦機械，2010(5):174－175.