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摘要：工程机械中吸油困难现象导致的精密液压件损坏故障越来越多，部分技术人员通过将压缩气体通入油箱的方式实现油箱增压，但这种方式无法降低油液中的气体含量，且增压作用会导致油液中气泡上浮速度减慢，致使油箱容积减小不明显，甚至出现为防止泵吸入气泡而被迫将油箱体积增大的情况。在当前结构设计日益紧凑的趋势下，这种油箱增压方式无法获得大规模应用。针对上述缺陷，现提供一种新型增压供油系统，能在起到增压作用的同时降低油液中的空气含量。
关键词：增压油箱;液压系统;控制功能;应用
0 引言
当前增压油箱已广泛应用于船舶、航空等军工领域，其以较小的容积解决了泵吸油困难的问题。同时在航空航天领域，有技术人员为提高控制刚性与响应速度，采用增设真空泵的方式来减少油液中气体含量过高带来的困扰，進而提高控制刚性。但航空航天领域的负载所需流量较均匀且执行件单一，而将压缩气体通入油箱的方式并不适合负载所需流量不均匀且执行件数量较多的液压系统，故工程机械领域未能广泛使用增压油箱。
本文主要提供了一种新型增压供油系统，包括主油箱、蓄能器、储气装置和副油箱，主油箱、蓄能器和储气装置之间相互连通，在主油箱与储气装置间的连通管路上设有第一阀门;主油箱与副油箱之间分别经第二阀门和补油泵相连通;主油箱上接有液压油泵，用于向液压系统提供压力油;副油箱上设有真空泵，用于将副油箱内气体抽出。针对工程机械负载所需流量不均匀且执行件数量多的特点，本系统通过引入一个副油箱，配合蓄能器和储气装置，以较小的容积解决了负载所需流量不均匀时的油泵吸油困难问题，有效缓解了油液中空气含量过高的困扰。
1 增压供油系统主要装置和元件
如图1所示，本文提供了一种增压供油系统，该系统主要包括主油箱1、蓄能器2、储气装置3和副油箱10。其中，主油箱1、蓄能器2和储气装置3之间相互连通，在主油箱1与储气装置3间的连通管路上设有第一阀门4和第一开关阀16，第一开关阀16主要供储气装置3充放气使用，系统工作时第一开关阀16保持常闭状态;在蓄能器2和储气装置3间的连通管路上设有第二开关阀17，第二开关阀17在系统工作时保持常开状态，可在系统维修保养时断开，保证系统安全性。蓄能器2用于吸收主油箱1工作过程中产生的流量波动，其可以为囊式蓄能器、活塞式蓄能器或隔膜式蓄能器，可外置或内置于主油箱。
图2为一个具体实施例中的蓄能器2，采用活塞式蓄能器，包括缸筒22、设置在缸筒22内的活塞21和安装在缸筒22上的位移传感器23，缸筒22的一端通过气路接口24与储气装置3相连通，另一端通过油路接口25与主油箱1相连通。蓄能器2可置于主油箱1内部，亦可置于主油箱1外部。
2 增压供油系统控制功能分析
本文的增压供油系统还包括控制机构，控制机构可以为PLC，其分别与第一液位传感器5、第一压力传感器6、第二液位传感器12和第二压力传感器13通过信号处理模块相连接，并根据各传感器的信号控制真空泵11和补油泵15的工作状态以及第一阀门4和第二阀门7的开闭。第一阀门4和第二阀门7优先选用便于自动化控制的电磁阀。
3 增压供油系统工作方式
当主油箱1处于流量均匀状态时（即液压油泵8的吸油量和主油箱回油口9的出油量相差不大或蓄能器2内的储放液体积大于相应执行件完成动作所需的油液）：主油箱1内充满油液，蓄能器2的活塞21自由浮动至两侧压力平衡，此时第一阀门4和第二阀门7处于闭合状态，第一液位传感器5和第一压力传感器6无信号发出;当第二液位传感器12检测到副油箱10内油液处于高液位时，补油泵15工作，将副油箱10中的油液抽送到主油箱1内;当第二液位传感器12检测到副油箱10内油液处于低液位时，真空泵11工作，将副油箱10内油液中的气体抽出，直至第二压力传感器13测得副油箱10内部的压力达到预设低压值，真空泵11停止工作。
当主油箱1处于流量不均匀状态时（即液压油泵8的吸油量远大于主油箱回油口9的出回油量或蓄能器2内的储放液体积小于相应执行件完成动作所需的油液）：蓄能器2的活塞21由于两侧压力相差过大快速滑向油路接口25所在侧，位移传感器23发出信号，第一阀门4开启，储气装置3内的压缩气体进入主油箱1，为主油箱1内部增压，保证液压油泵8正常吸油;当主油箱1内的液位降至预设低液位值时，第一液位传感器5发出信号，补油泵15工作，由副油箱10为主油箱1补油，直至副油箱10处于低液位，补油泵15停止工作;当主油箱1内部液位升高时，主油箱1内部的压力随之升高，当第一液位传感器5检测到主油箱1内的液位达到预设高液位值时发出信号，第一阀门4关闭，主油箱2与储气装置3断开连通;当第一压力传感器6检测到主油箱1内部压力达到预设高压值时，第二阀门7开启，主油箱1内部的油液溢出至副油箱10。
在实际工作中，可以根据需要选择主油箱1、副油箱10和蓄能器2的容量，其中副油箱10和蓄能器2储放液的体积相当，副油箱10可以在主油箱1处于流量不均匀状态时，补充吸收蓄能器2所无法吸收的流量波动，配合储气装置3为主油箱1增压，避免出现液压油泵8吸油困难的现象;当主油箱1处于流量均匀状态时，副油箱10可以根据需要及时抽出油液中的气体，有助于提高液压系统的控制刚性，减少气蚀与气穴对元件的损坏，有利于以较小的油箱体积较好地满足紧凑结构设计的需求。
4 某增压供油系统的设计实例
如图3所示，在某一具体的实施例中，活塞式蓄能器组外置于主油箱旁边，通过管道与主油箱相接;副油箱通过相应管道与主油箱相接;直流电机分别驱动真空泵、补油泵按上述工作方式运行;第一阀门采用液压电磁阀，第二阀门采用电磁气阀。
在该设计实例中，副油箱放置方式灵活，可放置于车架结构中，亦可放置于主油箱附近;相对同机型液压油箱体积，由原850 L减小至445 L（主油箱体积400 L+副油箱体积45 L），减小体积约48%;同时真空泵组可将副油箱中的压力降至大气压以下，以利于溶解于油液中的气体快速析出，并将其抽出箱外。
5 结语
本文主要针对工程机械液压系统负载所需流量不均匀且执行件数量多的特点，引入一个副油箱，配合蓄能器和储气装置，以较小的容积解决了主油箱内流量不均匀时的油泵吸油困难的问题，同时也缓解了主油箱在流量均匀状态下油液中气体含量过高的困扰。
[参考文献]
[1] 王春行.液压控制系统[M].北京：机械工业出版社，1995.
[2] 彭守军.液压设备创新设计与生产制造及质量检验技术标准实施手册[M].合肥：安徽文化音像出版社，1999.
[3] 黄佑.关于液压油箱增压系统的分析及排故方法的研究[C]//中国航空学会液压气动专业2001年学术讨论会论文集，2001：27-34.
[4] 成大先.机械设计手册 第四卷[M].4版.北京：化学工业出版社，2002.
[5] 李洪人.液压控制系统[M].北京：国防工业出版社，1981.
关键词：增压油箱;液压系统;控制功能;应用
0 引言
当前增压油箱已广泛应用于船舶、航空等军工领域，其以较小的容积解决了泵吸油困难的问题。同时在航空航天领域，有技术人员为提高控制刚性与响应速度，采用增设真空泵的方式来减少油液中气体含量过高带来的困扰，進而提高控制刚性。但航空航天领域的负载所需流量较均匀且执行件单一，而将压缩气体通入油箱的方式并不适合负载所需流量不均匀且执行件数量较多的液压系统，故工程机械领域未能广泛使用增压油箱。
本文主要提供了一种新型增压供油系统，包括主油箱、蓄能器、储气装置和副油箱，主油箱、蓄能器和储气装置之间相互连通，在主油箱与储气装置间的连通管路上设有第一阀门;主油箱与副油箱之间分别经第二阀门和补油泵相连通;主油箱上接有液压油泵，用于向液压系统提供压力油;副油箱上设有真空泵，用于将副油箱内气体抽出。针对工程机械负载所需流量不均匀且执行件数量多的特点，本系统通过引入一个副油箱，配合蓄能器和储气装置，以较小的容积解决了负载所需流量不均匀时的油泵吸油困难问题，有效缓解了油液中空气含量过高的困扰。
1 增压供油系统主要装置和元件
如图1所示，本文提供了一种增压供油系统，该系统主要包括主油箱1、蓄能器2、储气装置3和副油箱10。其中，主油箱1、蓄能器2和储气装置3之间相互连通，在主油箱1与储气装置3间的连通管路上设有第一阀门4和第一开关阀16，第一开关阀16主要供储气装置3充放气使用，系统工作时第一开关阀16保持常闭状态;在蓄能器2和储气装置3间的连通管路上设有第二开关阀17，第二开关阀17在系统工作时保持常开状态，可在系统维修保养时断开，保证系统安全性。蓄能器2用于吸收主油箱1工作过程中产生的流量波动，其可以为囊式蓄能器、活塞式蓄能器或隔膜式蓄能器，可外置或内置于主油箱。
图2为一个具体实施例中的蓄能器2，采用活塞式蓄能器，包括缸筒22、设置在缸筒22内的活塞21和安装在缸筒22上的位移传感器23，缸筒22的一端通过气路接口24与储气装置3相连通，另一端通过油路接口25与主油箱1相连通。蓄能器2可置于主油箱1内部，亦可置于主油箱1外部。
2 增压供油系统控制功能分析
本文的增压供油系统还包括控制机构，控制机构可以为PLC，其分别与第一液位传感器5、第一压力传感器6、第二液位传感器12和第二压力传感器13通过信号处理模块相连接，并根据各传感器的信号控制真空泵11和补油泵15的工作状态以及第一阀门4和第二阀门7的开闭。第一阀门4和第二阀门7优先选用便于自动化控制的电磁阀。
3 增压供油系统工作方式
当主油箱1处于流量均匀状态时（即液压油泵8的吸油量和主油箱回油口9的出油量相差不大或蓄能器2内的储放液体积大于相应执行件完成动作所需的油液）：主油箱1内充满油液，蓄能器2的活塞21自由浮动至两侧压力平衡，此时第一阀门4和第二阀门7处于闭合状态，第一液位传感器5和第一压力传感器6无信号发出;当第二液位传感器12检测到副油箱10内油液处于高液位时，补油泵15工作，将副油箱10中的油液抽送到主油箱1内;当第二液位传感器12检测到副油箱10内油液处于低液位时，真空泵11工作，将副油箱10内油液中的气体抽出，直至第二压力传感器13测得副油箱10内部的压力达到预设低压值，真空泵11停止工作。
当主油箱1处于流量不均匀状态时（即液压油泵8的吸油量远大于主油箱回油口9的出回油量或蓄能器2内的储放液体积小于相应执行件完成动作所需的油液）：蓄能器2的活塞21由于两侧压力相差过大快速滑向油路接口25所在侧，位移传感器23发出信号，第一阀门4开启，储气装置3内的压缩气体进入主油箱1，为主油箱1内部增压，保证液压油泵8正常吸油;当主油箱1内的液位降至预设低液位值时，第一液位传感器5发出信号，补油泵15工作，由副油箱10为主油箱1补油，直至副油箱10处于低液位，补油泵15停止工作;当主油箱1内部液位升高时，主油箱1内部的压力随之升高，当第一液位传感器5检测到主油箱1内的液位达到预设高液位值时发出信号，第一阀门4关闭，主油箱2与储气装置3断开连通;当第一压力传感器6检测到主油箱1内部压力达到预设高压值时，第二阀门7开启，主油箱1内部的油液溢出至副油箱10。
在实际工作中，可以根据需要选择主油箱1、副油箱10和蓄能器2的容量，其中副油箱10和蓄能器2储放液的体积相当，副油箱10可以在主油箱1处于流量不均匀状态时，补充吸收蓄能器2所无法吸收的流量波动，配合储气装置3为主油箱1增压，避免出现液压油泵8吸油困难的现象;当主油箱1处于流量均匀状态时，副油箱10可以根据需要及时抽出油液中的气体，有助于提高液压系统的控制刚性，减少气蚀与气穴对元件的损坏，有利于以较小的油箱体积较好地满足紧凑结构设计的需求。
4 某增压供油系统的设计实例
如图3所示，在某一具体的实施例中，活塞式蓄能器组外置于主油箱旁边，通过管道与主油箱相接;副油箱通过相应管道与主油箱相接;直流电机分别驱动真空泵、补油泵按上述工作方式运行;第一阀门采用液压电磁阀，第二阀门采用电磁气阀。
在该设计实例中，副油箱放置方式灵活，可放置于车架结构中，亦可放置于主油箱附近;相对同机型液压油箱体积，由原850 L减小至445 L（主油箱体积400 L+副油箱体积45 L），减小体积约48%;同时真空泵组可将副油箱中的压力降至大气压以下，以利于溶解于油液中的气体快速析出，并将其抽出箱外。
5 结语
本文主要针对工程机械液压系统负载所需流量不均匀且执行件数量多的特点，引入一个副油箱，配合蓄能器和储气装置，以较小的容积解决了主油箱内流量不均匀时的油泵吸油困难的问题，同时也缓解了主油箱在流量均匀状态下油液中气体含量过高的困扰。
[参考文献]
[1] 王春行.液压控制系统[M].北京：机械工业出版社，1995.
[2] 彭守军.液压设备创新设计与生产制造及质量检验技术标准实施手册[M].合肥：安徽文化音像出版社，1999.
[3] 黄佑.关于液压油箱增压系统的分析及排故方法的研究[C]//中国航空学会液压气动专业2001年学术讨论会论文集，2001：27-34.
[4] 成大先.机械设计手册 第四卷[M].4版.北京：化学工业出版社，2002.
[5] 李洪人.液压控制系统[M].北京：国防工业出版社，1981.