冉洪涛

摘要：本文针对液压系统设计过程中所需考虑的调速回路设计、卸荷方式选取、防冲击措施、液压元件配置、油箱温度控制等问题进行了大体分析，围绕建立双闭环调速结构、运用回路节省阀优化系统结构、通过仿真分析优化系统结构三个层面，探讨了液压系统设计技巧的创新应用思路，以供参考。

关键词：液压系统;双闭环调速;回路节省阀

0  引言

通常在液压系统设计时需考虑系统工作压力、工作流量、装置自重及其对摩擦力、惯性力等技术参数的影响，在此基础上依照解读设计要求、完成工况分析、绘制液压系统原理图、选取液压元件、验算系统压力损失、编制技术文件等步骤完成液压系统设计，现就其设计过程中所需运用的技巧要点进行分析。

1  液压系统设计需考虑的问题分析

1.1 灵活设计调速回路  调速回路作为液压系统中的基本回路，其调速功能主要由节流阀、溢流阀组成的并联回路完成，在回路中接入一个节流阀、并联一个溢流阀后，在油路阻力增加的情况下，油泵出口压力随之增大，当压力大于溢流阀调定压力时，溢流阀自动开启并使部分油泵排出的油液流回油缸，导致油缸内油量减少、速度下降，以此发挥调速作用。

1.2 合理选取卸荷方式  通常选取溢流阀先导油路作为卸荷回路，当油路中一电磁阀励磁时，将通过电磁阀将平衡活塞式溢流阀先导油室中的压力油泄入油箱中，受主油路压力的影响导致溢流阀主阀抬起，令油泵排出的油液流回油箱，以此使油泵卸荷。在系统卸荷时需注重合理选择液压元件与油路，以某单泵多缸串联系统为例，倘若选取中位M型机能阀芯卸荷，在系统运行过程中换向阀与管路压力降低，无法真正起到卸荷作用，并且易引发换向冲击等干扰问题;倘若采用溢流阀先导油路承担卸荷功能，在换向阀回到中位的情况下，将使溢流阀开启，完成油泵低压卸荷，且卸荷效果较好，适用于同一个油泵为多个执行元件供油的液压系统，如掘进机等[1]。

1.3 减少油缸液压冲击  液压冲击是引发液压装置故障的常见原因之一，主要由换向阀、油缸、油马达与管路中启停、负载或速度发生急剧变化造成。针对换向阀的液压冲击问题，当前普遍采用改变滑阀结构、设置阻尼元件等解决措施;为解决油缸的液压冲击问题，一方面可以选取缓冲阀设置在油缸行程终端位置，另一方面选用2个小型平衡活塞式溢流阀加装在油缸口位置，其可调节压力超出操作压力的5-10%;针对油马达回路的液压冲击问题，可选取脆弱部位替换挠性软管，或选用储能器回路等。

1.4 液压元件选择技巧  在考虑到结构与零件间润滑作用的情况下，多数液压元件均存在不同程度的内部泄漏问题，其泄漏量往往与压力、粘度存在一定的比例关系，需保障内泄漏斜盘式轴向柱塞泵的斜盘与滑靴、缸体与配溜盘间的静压平衡，倘若盲目封堵泄油口，易引发油泵损坏甚至报废问题，因此应注重结合不同液压元件的工作需求合理调节内泄漏量。同时，需加强对液压元件技术参数指标的合理设置，综合考虑运行条件、使用方法、工作时长等指标，在技术参数指标初步计算结果的基础上增加10-15%，以此提高元件效率。此外，还需基于额定流量进行油泵的合理选择，例如选取内燃机作为原动机，需考虑到多种运行工况下转速对流量的影响。

1.5 加强油箱温度控制  当前多数液压设备的传动介质普遍采用石油系液压油液，需将油箱温度控制在30-45°C之间。倘若油箱温度升至55-80°C范围内，需增设油冷却器装置，并缩短换油时间;倘若循环温度较低，则应增设加热器装置，保障系统正常启动与运行。

2  液压系统设计技巧的创新应用探讨

2.1 建立双闭环调速结构  其一是针对直流调速系统双闭环控制模式进行改进，在恒压控制模式下使速度环、电流环构成双闭环调速系统。电流在系统运行过程中保持上升状态，在输入电压增大的情况下，将使转速增速减缓，降至最小相限制电压;在恒流升速状态下，电流不断升速到达给定值，在此过程中速度调节器保持饱和状态，仅需保障电流处于恒定状态，即可使系统以恒定加速度上升，并且保障转速、反电动势呈规律性升高。基于反电动势线性渐增规律，可借助电流环的电流输出调节实现对电动势的补偿作用，增强电流的稳定性保障。其二是针对电液压系统控制流程做出改进，首先针对给定速度曲线进行分析，判断液压系统压力是否恒定，随后利用直流调速系统调节比例阀，分别执行浇筑、拔管等相关操作，分别执行系统相应操作，保障电液压系统的工作效率与运行安全[2]。通过建立双闭环调速结构进行液压系统控制模式的改进，可有效提升液压系统控制效果，保障生产效率与产品质量。

2.2 运用回路节省阀优化系统结构  以某输送装置的液压系统为例，液压系统是回路节省阀的关键载体，基于系统运行需求将其回路节省阀进行优化设计。例如针对回路节省阀的液压控制装置结构进行设计，选用逻辑集成控制模式，采用螺纹插装阀式逻辑滑阀，基于液压缸运行逻辑与节流阀控制托举液压缸，利用二通双向液动逻辑阀控制液压缸内的油液流速与压力，针对逻辑阀的阀芯采用双向移动模式设计，增设外控口调节设备补偿流量，增强回路节省阀在液压缸运行状态下的控制效果，保障毛管支撑。在托举液压缸运行时，应注重定期检查确保油路通畅，回路节省阀可自动监控油量、切断油路，在控制多台液压缸运行的基础上解决资源浪费问题。同时，回路节省阀可用于增强液动逻辑阀运行过程中的液动力，利用液控单向阀在托举液压缸运行过程中控制油路，并运用合作逻辑阀发挥对液压缸负载的调节作用，避免影响到其他元件的正常工作，提升液压系统运行效能。

2.3 通过仿真分析优化系统结构  通常系统特性、实验数据、结构尺寸等条件均会影响到元件与系统的使用性能，对此需结合实际使用需求进行液压系统的仿真分析，综合运用碰撞检测等技术手段实现液压系统结构的优化设计，更好地提升液压系统性能。以某滑移装载机工作液压系统结构设计为例，在实际操作过程中发现该系统的动臂控制回路中先导阀对应的操纵手臂的空行程过大，导致其控制精度下降。将系统与元件的工作原理、样机实际结构参数作为参考指标，基于发动机2400r/min转速条件下进行仿真分析，仿真结果表明先导阀对应控制多路阀的线性调速区间为2-5.2mm、在总行程中占比42.2%，空行程为2mm、在总行程中占比26.4%，导致其利用率較低。对此选择分别更换先导阀控制弹簧与多路阀复位弹簧，选取较小刚度的弹簧作为先导阀控制弹簧、增大预紧力，选用较大刚度的弹簧作为多路阀复位弹簧、减小预紧力，调节动臂联阀芯尺寸，完成中位阀口圆弧半径、阀口长度和深度、开口量等参数的调节，并再次进行实验测试，可发现其利用率得到有效提升，借此进行结构优化设计后的样机的操纵性、微控性呈显著提升[3]。

再以某液压三位四通换向阀系统的优化设计为例，其滑阀阀口采用4个单级V型截流槽，液压回路的流量与流通面积间成比例。在液压滑向阀结构的设计上，通过求取多变量无约束函数最小值调整弹簧刚度、油缸缸径、油液粘度等结构参数，在将调整后的液压系统结构参数应用于实际生产中，可发现其实际滑阀流通面积得到显著改善，实现了对液压元件与系统结构的有效优化，提升了原系统中液压换向阀的使用性能，有效削弱成本风险、提升液压系统运行效能。通过利用仿真分析实现液压系统的结构优化，能够保障高效、准确完成液压系统结构设计，针对系统设计方案进行优化，配合虚拟实验完成故障分析，进一步提升液压系统结构设计质量，为系统运行的稳定性与安全性提供保障。

3  结论

调速回路的设计、卸荷方式的选取、防冲击措施的使用、液压元件的熟练选择、油箱温度的合理把控均会对液压系统整体设计质量产生影响，为真正优化液压系统结构与性能，还需加强双闭环调速结构、节能技术、仿真技术的合理使用，强化液压系统运行过程的稳定性与安全性保障，进一步提升液压系统设计水平。

参考文献：

[1]余楠，徐艳军.浅谈液压系统的绿色设计与制造[J].现代制造技术与装备，2018（6）：79.

[2]朱卫兴.机械设计中液压机械传动系统的应用[J].南方农机，2018（11）：190.

[3]张振军，张冬冬.GF1500全液压车载反循环工程钻机液压系统设计[J].机床与液压，2018（10）：81-83.