如何做好泵車的閉式液壓系統(tǒng)和開式液壓系統(tǒng)的油液在線監(jiān)測？

 

 

液壓系統(tǒng)是一切工程機械動力的來源，與人體的血液系統(tǒng)非常相似，油泵就好比是人體的心臟，而液壓管路就好比是人身上的血管。不同之處在于，人體的血液通過循環(huán)，為人體各個部位的細胞提供氧氣和物質(zhì)，而液壓系統(tǒng)通過液壓油的循環(huán)，為工程機械提供壓力能。

 

1795年，英國的約瑟夫·布拉曼（Joseph Braman）以水為介質(zhì)，誕生了世界上最早的液壓系統(tǒng)。截至目前為止，在兩百多年的發(fā)展歷程中，液壓技術(shù)已經(jīng)被人類大量應(yīng)用，從簡單到復(fù)雜嗎，從不受控制，到能夠進行復(fù)雜精細的工作，這一切都離不開液壓系統(tǒng)中各部分的協(xié)同配合。

 

 

聊到液壓系統(tǒng)，很多人首先想到的是開式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)這兩個概念，泵車的泵送液壓系統(tǒng)就分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。雖然很多人知道自己的泵車用的是哪種液壓系統(tǒng)，但是，如果真讓他說一下開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的區(qū)別，可能很多人都不知所云，今天我們就來詳細的聊一聊這兩種液壓系統(tǒng)的區(qū)別在哪？

 

液壓系統(tǒng)的組成

如果在此之前，你對于液壓系統(tǒng)的工作原理沒有太多的了解，那你首先應(yīng)該知道，一個完整的液壓系統(tǒng)主要由五個部分組成，它們分別是動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。主油泵是動力元件，攪拌馬達是執(zhí)行元件，電磁換向閥是控制元件，溢流閥是輔助元件，液壓油是傳遞能量的介質(zhì)。

 

明白了液壓系統(tǒng)的基本組成之后，接下來我們再來看一下開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的區(qū)別在哪？

 

開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的區(qū)別

開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)這兩個概念，是相對于液壓系統(tǒng)中液壓油循環(huán)的方式來定義的。泵車的泵送系統(tǒng)要工作，至少需要油箱、主油泵、換向閥和主油缸這四個部分，如下面的圖一所示。

 

圖一
 

液壓油經(jīng)過主油泵加壓后，通過換向閥給液壓缸供油以驅(qū)動其工作，而回油管中的液壓油則經(jīng)換向閥，最終回到了油箱里面，這就是典型的開式液壓系統(tǒng)。

 

圖二

 

圖二所展示的是一種閉式系統(tǒng)油路，可以看到，油缸回油管中的液壓油最終并不是回到油箱，而是回到了主油泵的進油管，壓力油從主油泵出去，最終又回到了主油泵的進油口，這就形成了一個閉式的循環(huán)回路，也就是典型的閉式液壓系統(tǒng)。

 

通過上面兩張圖的分析可以看出，區(qū)分某個液壓系統(tǒng)是開式系統(tǒng)還是閉式系統(tǒng)，最主要看它的執(zhí)行元件回油管中的液壓油最終是回到了油箱里面，還是油泵的進油口，這是開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)在油路循環(huán)方面的不同之處。

 

同時，由于閉式系統(tǒng)中，管路中的液壓油是循環(huán)工作的，沒有流到油箱中去。因此，油箱中僅需要少量的液壓油，就能維持整個系統(tǒng)的正常工作，也減輕了整車的重量。

 

 

除此之外，開式系統(tǒng)采用普通的單向定量泵就能實現(xiàn)泵送系統(tǒng)正常工作，其主油缸之間的換向主要依靠換向閥來完成。泵車上用到的主油泵以“斜盤柱塞式液壓泵”為主，它的吸油口和壓力油口是固定不變的，在其工作過程中，壓力的大小只跟主油缸所受到的負載的大小有關(guān)系，正常情況下，這種泵的壓力和排量是不能改變的。

 

而閉式系統(tǒng)則是采用雙向變量泵為主，同樣也是斜盤柱塞式油泵。但是，它的吸油口和壓力油口是可以互換的，因此閉式系統(tǒng)主油缸的換向不需要換向閥，排量輸出也能可大可小。

 

所以，閉式系統(tǒng)用到的雙向變量泵，比開式系統(tǒng)用到的單向定量泵結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，這也決定了兩種系統(tǒng)的研發(fā)和使用成本的高低。閉式系統(tǒng)管路更復(fù)雜，而開式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。

 

 

開式系統(tǒng)最難解決的是換向沖擊的問題，換向閥換向的一瞬間，主油缸回油管與主油泵來的壓力油聯(lián)通，這個時候可能主油缸的回油管路中依然有液壓油流向油箱，它與迎面而來的主油泵壓力油正面撞擊，在液壓系統(tǒng)中形成了換向沖擊。因此，開式系統(tǒng)換向，會伴隨著整個泵送系統(tǒng)的振動。雖然，經(jīng)過了優(yōu)化之后的換向系統(tǒng)，在換向過程中的沖擊力會有所減緩。但是，這種沖擊力是不可避免的。

 

而對于閉式系統(tǒng)來說，它的換向是依靠主油泵斜盤角度的變化，來改變吸油口和壓力油口的位置，在斜盤角度的變化過程中，它在換向過程中，壓力的輸出是線性變化的，同時排量也在斜盤角度為零的時候，零排量輸出。以此，閉式系統(tǒng)換向會更加柔和一些。而且可以通過斜盤最大角度的變化，來控制最大排量的輸出，從而改變泵送速度。

 

所以，這么來看，閉式系統(tǒng)可以解決開式系統(tǒng)換向沖擊的問題。

 

 

誰更靠譜？
 

從上面兩者的區(qū)別來看，開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)各有利弊。開式系統(tǒng)中的液壓油最終流入油箱，與油箱中的液壓油混合之后再次進入泵送系統(tǒng)，在這個過程中，液壓油的散熱效果會更好一些。

 

而閉式系統(tǒng)中的壓力油一直處于工作狀態(tài)，這就導致液壓油散熱能力變差，液壓油的溫度升高速度會更快。而液壓油的溫度越高，對于泵送系統(tǒng)各部件，以及密封件的壽命會有很大的影響。而且液壓油始終處于工作狀態(tài)，其液壓油的使用強度也會增高，導致液壓油的使用壽命降低。

 

 

不過，開式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)雖然更簡單，散熱效果更好。但是，開式系統(tǒng)液壓油的使用量更大，這也增加了保養(yǎng)成本。同時，上面也提到過，開式系統(tǒng)換向會產(chǎn)生沖擊力，對于整個液壓系統(tǒng)來說，是致命的傷害。也會造成結(jié)構(gòu)件，緊固螺栓松動等問題的發(fā)生。

 

而閉式系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)勢必導致其穩(wěn)定性下降和故障率增高，開式系統(tǒng)是最早被應(yīng)用的，技術(shù)的成熟度更高。這就好比汽車的手動擋和自動擋，手動擋最先被發(fā)明，使用頻率最高，經(jīng)久耐用，而自動擋雖然操作更簡單，但是出問題的機會隨之增加，因為它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。而閉式系統(tǒng)就好比是自動擋，后期的維修成本會更高。

 

 

所以，綜合來看，開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)各有利弊，而且它們的利弊是互補的關(guān)系。所以，在選擇使用開式系統(tǒng)，還是閉式系統(tǒng)的時候，必須考慮到實際應(yīng)用場景。

 

比如長臂架泵車和短臂架泵車，一個更追求液壓系統(tǒng)的平順性，一個更追求系統(tǒng)的耐用性和經(jīng)濟性。所以，長臂架泵車使用閉式系統(tǒng)為好，而短臂架泵車使用開式系統(tǒng)更省錢。