开式系统与闭式系统

3.4.1　开式系统与闭式系统

按油液循环方式的不同，可将工程机械液压系统分为开式系统和闭式系统。

（1）开式系统。

图3-20所示的开式系统是指液压泵从油箱吸油，通过换向阀给液压缸（或液压马达）供油以驱动工作机构，液压缸（或液压马达）的回油再经换向阀回油箱，在泵出口处装溢流阀。这种系统结构较为简单。由于系统工作完的油液回油箱，因此可以发挥油箱的散热、沉淀杂质的作用。但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统，导致工作机构运动的不平稳及其他不良后果。为了保证工作机构运动的平稳性，在系统的回油路上可设置背压阀，这将引起附加的能量损失，使油温升高。

在开式系统中采用的液压泵为定量泵或单向变量泵，考虑到泵的自吸能力和避免产生吸空现象，对自吸能力差的液压泵通常将其工作转速限制在额定转速的75%以内，或增设一个辅助泵进行灌注。工作机构的换向则借助于换向阀。换向阀换向时，除了产生液压冲击外，运动部件的惯性能将其转变为热能，而使液压油的温度升高，但由于开式系统结构简单，因此仍被大多数工程机械所采用。

图3-19　开式系统

图3-20　开式系统

1-液压泵；2-四位四通手动换向阀；3-液压缸；4-安全阀；5-油箱

（2）闭式系统。

在图3-21所示的闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。闭式系统结构较为紧凑，和空气接触机会较少，空气不易渗入系统，故传动的平稳性好，工作机构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现，避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。但闭式系统较开式系统复杂。由于闭式系统工作完的油液不回油箱，油箱的散热和过滤的条件较开式系统差。为了补偿系统中的泄漏，通常需要一个小容量的补液泵进行补油和散热，因此这种系统实际上是一个半闭式系统。

一般情况下，闭式系统中的执行元件若采用双作用单活塞杆液压缸时，由于大小腔流量不等，在工作过程中，会使功率利用率下降。所以闭式系统中的执行元件一般为液压马达，如大型液压挖掘机、液压起重机中的回转系统，全液压压路机的行走系统与振动系统中的执行元件均为液压马达。

闭式系统中执行元件为液压马达的另一优点是在启动和制动时，其最大启动力矩和制动力矩值相等。