如何做好泵車的閉式液壓系統和開式液壓系統的油液在線監測？

 

 

液壓系統是一切工程機械動力的來源，與人體的血液系統非常相似，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，為人體各個部位的細胞提供氧氣和物質，而液壓系統通過液壓油的循環，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，誕生了世界上最早的液壓系統。截至目前為止，在兩百多年的發展歷程中，液壓技術已經被人類大量應用，從簡單到復雜嗎，從不受控制，到能夠進行復雜精細的工作，這一切都離不開液壓系統中各部分的協同配合。

 

 

聊到液壓系統，很多人首先想到的是開式液壓系統和閉式液壓系統這兩個概念，泵車的泵送液壓系統就分為開式系統和閉式系統。雖然很多人知道自己的泵車用的是哪種液壓系統，但是，如果真讓他說一下開式系統和閉式系統的區別，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的區別在哪？

 

液壓系統的組成

如果在此之前，你對于液壓系統的工作原理沒有太多的了解，那你首先應該知道，一個完整的液壓系統主要由五個部分組成，它們分別是動力元件、執行元件、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。

 

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

 

開式系統和閉式系統的區別

開式系統和閉式系統這兩個概念，是相對于液壓系統中液壓油循環的方式來定義的。泵車的泵送系統要工作，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
 

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

 

圖二

 

圖二所展示的是一種閉式系統油路，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回路，也就是典型的閉式液壓系統。

 

通過上面兩張圖的分析可以看出，區分某個液壓系統是開式系統還是閉式系統，最主要看它的執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，這是開式系統和閉式系統在油路循環方面的不同之處。

 

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

 

 

除此之外，開式系統采用普通的單向定量泵就能實現泵送系統正常工作，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，閉式系統用到的雙向變量泵，比開式系統用到的單向定量泵結構更復雜，這也決定了兩種系統的研發和使用成本的高低。閉式系統管路更復雜，而開式系統結構簡單。

 

 

開式系統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，在液壓系統中形成了換向沖擊。因此，開式系統換向，會伴隨著整個泵送系統的振動。雖然，經過了優化之后的換向系統，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，閉式系統可以解決開式系統換向沖擊的問題。

 

 

誰更靠譜？
 

從上面兩者的區別來看，開式系統和閉式系統各有利弊。開式系統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，在這個過程中，液壓油的散熱效果會更好一些。

 

而閉式系統中的壓力油一直處于工作狀態，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，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，開式系統的結構雖然更簡單，散熱效果更好。但是，開式系統液壓油的使用量更大，這也增加了保養成本。同時，上面也提到過，開式系統換向會產生沖擊力，對于整個液壓系統來說，是致命的傷害。也會造成結構件，緊固螺栓松動等問題的發生。

 

而閉式系統復雜的結構勢必導致其穩定性下降和故障率增高，開式系統是最早被應用的，技術的成熟度更高。這就好比汽車的手動擋和自動擋，手動擋最先被發明，使用頻率最高，經久耐用，而自動擋雖然操作更簡單，但是出問題的機會隨之增加，因為它的內部結構更復雜。而閉式系統就好比是自動擋，后期的維修成本會更高。

 

 

所以，綜合來看，開式系統和閉式系統各有利弊，而且它們的利弊是互補的關系。所以，在選擇使用開式系統，還是閉式系統的時候，必須考慮到實際應用場景。

 

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