电磁换向阀受电磁力的限制较大,当系统流量大于63L/min时,一般不宜选用电磁阀,而宜选用电液换向阀。电液换向阀由电磁阀和液动阀组合而成,它适用于高压大流量系统,其优点为换向简单,可靠,换向冲击小,空循环压力也较低。缺点是当主阀采用液压强制对中时,阀体较长,结构复杂。由于电液换向阀的容量较大,大规格的换向阀绝对泄漏量也相对较大,特别是处于高压状态下时先导阀泄漏损失较大。当系统压力达3115MPa时,电液换向阀的内部泄漏量高达118L/min.在保压阶段,泵2供油,阀14虽不工作,但阀体内和缸13仍处于高压状态下。
根据帕斯卡定律,压力在系统内是等值传递的,所以这条支油路仍在泄漏之列,加上主缸系统,故整个液压系统的泄漏量与泵2的输出流量相比是一个相对高值。从理论上分析,液压泵的流量与压力之间无紧密函数关系,但实际上压力大小通过油液的泄漏,间接地对流量也有影响,即泵压升高。由于泄漏所致,使系统油液流量减少,可能导致液压缸的保压压力上不去。
系统的改进系统中采用了开泵保压方法,系统的压力稳定性取决于溢流阀的质量,且系统的功率损失较大,解决的办法有如下两种。
(1)增大泵的容量。增大泵的容量后,液压系统高压泵加上相对较大的流量,其价格昂贵,即使使用,系统能量损失也将增加,还会带来如油液温升过高、氧化变质等问题,因而不是*好的可行方案。
(2)高低压油路分开。在所示的液压系统中,改变其各元件间的连接关系,编号不变,即得所示的高低压分开的液压系统图。改进后的液压系统图如所示,由泵1专供给低压油液。低压大流量的泵相对价格和运行成本都较低。而泵2只有在系统中的主液压缸进入保压阶段时,才向系统提供高压小流量的油液。
泵2提供的高压1油液不经过系统中的两个电液换向阀9和14,从而消除了在保压阶段由电液换向阀和顶出缸的共同泄漏而导致系统压力下降的病根,使泵2向系统增压时不影响压力增高,还可做到保压系统流量尽可能小,以可靠保压为界线。这样不仅降低了购置高压小流量泵的价格和其他相关元件的耐压等级,而且消除了一些故障隐患,特别是对保压时间较长的系统显得更为重要。
结束语从的系统图可知,在保压阶段虽然只有一个电液换向阀9工作,但不工作的电液阀14阀腔内仍存有高压油液。若系统压力达3115MPa时,两个阀内泄量高达315L/min左右,加上顶出缸13和主液压缸12,它们的泄漏总和接近泵2所供流量的1/2.如此大的泄漏量均会使液压系统实现保压的可靠性和稳定性受到极大的影响。所以在一个合理的液压系统中,其高低压回路在可能的情况下*好分开。在所示的系统中,单向阀3只作了动力源间高低压隔离的简单处理,除泵1、阀4、阀5外,整个系统都处于高压波及范围之内,人为地增加了系统中不该承受高压的部分元件的耐压等级和元件的购置加工成本,也加剧了系统油液的氧化过程,缩短了油液的使用寿命。
总之,液压系统的设计不仅仅是液压基本回路的简单组合,也不是元件的简单叠加。只有很好地了解与掌握液压元件的构造与工作特性,综合分析系统的工作过程,才能设计出节能、高效、稳定可靠、合理的液压系统。