液压系统辅助回路设计要点浅析

徐晓静

液压系统的合理设计是液压技术应用的关键，熟练掌握并灵活运用液压系统设计技术及方法是机械工程领域工程技术从业人员应该具备的基本技能。液压系统辅助回路的设计相比较液压系统的原理设计和元件设计，通常是设计人员容易忽略的方面，往往影响整个液压系统的设计效果。笔者作为一名技师学院教师，将从供油方式的选择、液压泵配管、油温控制回路、液压油净化回路、压力表配置等五个方面浅析液压系统辅助回路的设计要点，以供参考。

1 供油方式的选择

1.1 液压泵的类型选用

液压泵是液压源的核心，系统中采用什么类型的液压泵和油路循环方式皆与系统调速方案有关，当采用节流调速时，只能采用定量泵；当采用容积——节流联合调速时，必须采用变量泵；当采用容积调速时，可采用定量泵或变量泵。对于前两种调速方案，油路循环方式采用开式系统，后者采用闭式系统。

1.2 液压泵数量的选定

液压泵的数量根据执行元件的工况而定。对于快慢速交替工作的系统，因最大和最小流量相差较大，且最小流量持续时间较长，可采用差动缸和单泵供油、高低压双泵供油、单泵加蓄能器供油等方案，不但能降低系统发热，还能节能。对于多级速度变换的系统，可采用数字泵动力源。对于执行机构工作频繁、复合动作较多、流量需求变化大的液压系统，可采用双泵双回路全功率变量或分功率变量组合供油方案。对于多执行元件的液压系统，为防止执行元件相互间的干扰，宜采用多泵多回路供油方案。

2 液压泵的管道配置

2.1 吸油管的配置

因为溢流阀排出的是具有一定温度的热油，所以不能将液压泵的吸油管与溢流阀的排油管相连。为避免液压泵吸油阻力过大导致吸油不足而造成损坏，应该尽量不在液压泵的吸油管上设截止阀和软管，否则，应将截止阀和软管的通径适当加大，以确保液压泵要求的吸入压力。为降低吸油阻力和噪声，液压泵吸油口不宜采用铰接管接头。

2.2 泄油管的配置

因为液压系统的总回油管内压力一般都比液压泵的泄油压力高，并有时还伴有压力冲击，以及液压泵的外泄漏油管排出的是热油，所以应该避免将液压泵的泄油管与系统的总回油管或液压泵外泄漏油管相连。

2.3 泵的自吸问题

液压泵在开式液压回路中使用时需要具有一定的自吸能力。设计时应注意，不在自吸性差的液压泵吸油管上装设过滤器。为防止发生气蚀，应使液压泵的中心高出油面的距离不大于500mm，且吸入压力控制在-125mmHg以内，吸入管道最多有一个弯管接头。液压泵的进油口中心低于油箱最低油面超过300 mm时，可以小偏角启动自吸。当同时满足泵的流量大于160L/min，且吸入管道路的通径符合要求，截止阀的通径是吸入管道通径两倍以上等条件时，建议采用倒灌自吸。液压泵的吸油管至油箱壁、吸油管入口至油箱底面距离不得小于3倍管径。对于2500mm 以内的吸入管道，管道弯头不宜多于2个。

3 液压油净化回路的设计

液压油净化回路的设计焦点在于滤油器位置的设置。

3.1 液压泵吸油口处

一般，液压泵吸油口安装不同标准等级的粗滤油器，在安装时要保证滤油器的上缘低于油液面75mm以上，高于油箱底5mm以上，在油箱结构上要考虑安装和拆卸方便。

3.2 液压泵的压油管路上

液压泵的压油管路设置精滤油器，压差值一般不超过0.35Pa，滤油器旁设堵塞指示器或旁路阀加以保护。若采用高压油器，则应将高压滤油器放置在溢流阀之前，以确保流量恒定，并对溢流阀起到保护作用。

3.3 系统的回油管路上

为保证流回油箱的油液清洁，回油管建议安装精滤油器，但要尽量将它安装在流量、压力波动较小、工作状态相对稳定的位置上，并注意按所通过的最大实际流量选取相应通油能力的回油滤油器。另外，可以简化管路，在系统的回油管路末端，即油箱顶上安装滤油器，方便滤芯的洗、换、修。

3.4 其它位置

可以将滤油器安装在溢流阀的回流路上，即支回流管处。对于大型液压系统，尤其是要求系统24h连续工作、环境恶劣的场合，可以设计一个液压泵和滤油器单独组成的一个独立于系统之外的过滤回路，用来连续为系统清除杂质。

4 液压油温控回路的设计

为了不致使油箱中的油温太高或太低，油温可分别采用冷却器或加热器来控制。

4.1 冷却器的设置

若系统油温的升高主要是由大量高压没从溢流阀溢出所引起时，为提高冷却效率，宜将冷却器设置在溢流阀的回油路。为切断冷却器，可在冷却器前设置截止阀。为防止回路压力偶然升高导致冷却器芯子被击穿，可以将冷却器并联一个压力阀。若系统中存在着若干个发热量较大的元件时，应在总回油管路上设置冷却器，此处若同时有过滤器时，应把过滤器放在回油管路的上游，即让热油先过滤后冷却，从而降低过滤器阻力损失。冷却器若设在油箱内，要确保始终被油液淹没。

4.2 加热器的设置

加热器一般设置在油箱底部，与箱底保持一定距离，并始终被油液淹没，以确保加热器自身温度均衡。

4.3 油温的自动控制

當系统油温变化范围要求严格控制油温变化范围时，可设计油温自动控制回路，通过两个分别控制上、下限油温的电接点温度计对二位二通的水用电磁阀进行开关控制，从而控制冷却水路的通断，对油温进行自动控制。

5 压力表的配置

系统组合后，应合理安排测压点，通过与压力表和压力表开关连接，观察各测压点压力，来检查和调试液压系统。一般在液压泵出口、各压力控制元件、与主油路压力不同的支路及控制油路、蓄能器的进油口等处均应设置测压点。为减少压力表数量，可多个测压点（≦6）共用一块压力表，通过压力表开关实现各测压点的转换。系统一般采用弹簧管压力表，对于远程传送信号或自动控制的系统，一般采用电接点式压力表。压力表里程约为系统最高工作压力的1.5倍左右。当系统压力调整到位后，可关闭压力表开关，使压力表回零，实现对压力表的保护。为防止系统压力突变或压力脉动而使压力表损坏，压力表接入压力管道时，应通过阻尼小孔及压力表开关。压力表的安装部位要便于直接观察到压力变化。

（作者单位：南通工贸技师学院）