保壓回路在液壓機(jī)床及設(shè)備中被廣泛應(yīng)用，其中以雙泵保壓回路使用較多。該回路使用2個不同工作參數(shù)的泵組合作為動力元件，一個泵為大排量低壓泵，另一個為小排量高壓泵。兩者協(xié)調(diào)供油實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件的運(yùn)動及保壓。采用雙泵保壓回路，可以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少能耗。保壓回路系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)依據(jù)具體工作場合及要求而進(jìn)行合理選擇，要依照特有的參數(shù)如保壓時間長短，保壓壓力高低，執(zhí)行元件運(yùn)行速度等選擇設(shè)計方案，力求達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理、高效。
2、一般方法設(shè)計
在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，人們往往首先想到的是套用各種常用回路，然而不是所有的液壓系統(tǒng)都可照搬常用回路而不區(qū)別具體的功能要求。設(shè)計既要考慮使用性能，也要考慮經(jīng)濟(jì)性能以及安全因素等，否則設(shè)計可能出現(xiàn)不合理。圖1是一種簡單液壓機(jī)的液壓原理圖。其執(zhí)行的功能是下壓工件——保壓——頂出工件。該機(jī)要完成此項工作，其設(shè)定的壓力分別為低壓泵3MPa，高壓泵29 MPa。低壓泵的額定流量160L／min，額定壓力6.3MPa；高壓泵的額定流量10L／min，額定壓力31.5MPa。
從圖1和技術(shù)參數(shù)中可以分析該液壓系統(tǒng)運(yùn)行情況及高壓保壓功能。當(dāng)主液壓缸1之電液換向閥通電換向時，控制高、低壓泵卸載的電磁閥均通電換向，兩泵以較低的壓力共同供油給系統(tǒng)，使主缸作下壓運(yùn)動。當(dāng)主缸下壓工件到位并進(jìn)行保壓時，系統(tǒng)壓力升高至壓力繼電器設(shè)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號，低壓泵電磁閥通電，低壓泵卸載。此時，高壓泵的高壓油供給主缸進(jìn)行保壓。高壓油除部分來彌補(bǔ)系統(tǒng)泄漏外，其余經(jīng)高壓泵溢流閥流回油箱。
從原理看，該系統(tǒng)能夠完整執(zhí)行液壓機(jī)各工作程序，但如果結(jié)合其技術(shù)參數(shù)分析，也不難看出此原理存在的不合理之處：該系統(tǒng)既要求在高壓時工作，也要求在中低壓情況下工作。如主缸1和頂出缸2的上升、下降處在低壓狀態(tài)，而主缸保壓期間系統(tǒng)則處于高壓狀況下。從圖1了解到保壓時，高壓油與高壓泵的溢流閥、卸荷電磁閥、單向閥、壓力繼電器、壓力表開關(guān)、主缸電液換向閥、頂出缸電液換向閥及兩液壓缸相貫通。由此，這些元件的額定耐壓等級就須選擇為31.5 MPa。
3、合理方法設(shè)計
液壓元件的價格與其技術(shù)參數(shù)如壓力等級、流量等級等有關(guān)。壓力、流量等級高，則價格高，反之則低。因此，在設(shè)計系統(tǒng)、選用元件時要合理降低成本。從圖1分析，低壓泵的溢流閥、卸荷電磁閥、壓力表開關(guān)于中低壓狀態(tài)下工作，兩泵出油口以外元件要在高壓情況下工作，或要與高壓油相連通。那么，能否有更合適的液壓系統(tǒng)來代替呢?回答是肯定的。如果將上述液壓機(jī)原理設(shè)計成如圖2所示，將使該高壓保壓回路更趨合理。圖2中，低壓、高壓泵在主液壓缸作下降運(yùn)動時，同時向液壓缸供油。當(dāng)主缸下降到位后，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出信號，泵1卸載，此時高壓泵就直接供高壓油于主缸實(shí)施高壓保壓，其特點(diǎn)是高壓油無需經(jīng)過主缸電液換向閥，也不會與頂出缸及其電液閥相串通，液控單向閥在系統(tǒng)產(chǎn)生高壓時阻隔了高壓油與這些元件的連通。當(dāng)保壓完成后，主液壓缸則通過電液換向閥上升電磁鐵通電（與此同時低壓泵卸載電磁閥通電），低壓泵恢復(fù)供油，并打開液控單向閥，這時高壓泵油經(jīng)液控單向閥、電液換向閥回油箱。當(dāng)主缸上升到位碰行程開關(guān)，電液閥斷電復(fù)中位，則兩泵卸荷電磁閥也隨之?dāng)嚯?，兩泵均卸載。
圖2 液壓機(jī)的合理設(shè)計（1.主液壓缸 2.頂出缸）
4、分析、比較
比較圖1、圖2兩種液壓系統(tǒng)，不難得這樣的結(jié)論，兩種系統(tǒng)功能基本相同，但圖2產(chǎn)生的最終效果將優(yōu)于圖1。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
① 可降低制造成本
液壓閥芯在閥體內(nèi)要運(yùn)動，液壓缸活塞在缸體內(nèi)要運(yùn)動，這種相對運(yùn)動要有間隙，而間隙的大小又取決于閥等元件的工作壓力等級，也取決于元件加工工藝性能。工作壓力越高，元件要求間隙越小，配合精度也就要求越高，對材料的要求也越高，相應(yīng)加工難度也加大，制造成本也要提高。如同樣額定流量的元件，額定壓力為中低壓（≤6.3MPa），其閥芯與閥體配合間隙可比高壓（31.5MPa）閥大3～4倍，液壓缸活塞與缸體配合，以及活塞桿與缸導(dǎo)向套配合精度要求也是如此。因此，高壓閥、高壓缸等元件成本要高不少。圖2所示系統(tǒng)可使得在圖1系統(tǒng)中處于高壓等級的2套電液閥及頂出缸脫離高壓區(qū)，而始終處于中低壓情況下工作。僅此就可降低大量成本。
② 可降低系統(tǒng)泄漏
影響液壓系統(tǒng)效率的一個重要因素是系統(tǒng)內(nèi)外泄漏。在高壓油區(qū)泄漏表現(xiàn)尤為突出。以系統(tǒng)中的電液換閥為例。比較處在中低壓系統(tǒng)中的電液換閥和處在高壓系統(tǒng)中的高壓系列電液換向閥，可以得出兩閥的內(nèi)泄漏量之比為1∶60。比如在中低壓（≤6.3MPa）壓力系統(tǒng)中流量為200 L／min的電液換向閥，其內(nèi)泄漏量≤30mL／min，而在高壓（如31.5MPa）系統(tǒng)壓力中，同樣流量的電液閥內(nèi)泄漏量達(dá)到1.8L／min，按圖1系統(tǒng)原理，兩電液換向閥及頂出缸的內(nèi)泄漏總量將超過5L／min，超過系統(tǒng)高壓泵所能提供油量的一半?？梢娦孤┰诟邏合到y(tǒng)中特別嚴(yán)重。而圖2系統(tǒng)避免了2套電液換向閥和頂出缸接觸高壓油，也就可使系統(tǒng)泄漏大大減輕。泄漏量降低，功率損耗也可降低，高壓泵的額定流量可以進(jìn)一步選小，效率提高，系統(tǒng)發(fā)熱情況也可改善。另外，對密封件的要求也可降低，并且密封不易損壞。
③ 有利于液壓站集成埠合理布置
圖1系統(tǒng)的泵站，其高壓油要經(jīng)過4塊集成塊，方能到達(dá)主液壓缸，而圖2系統(tǒng)可將接觸高壓油的元件集中布置在2塊集成塊上。如此安排減少了集成塊之間密封高壓油的工作，也使集成塊加工變得容易，同時，液壓泵站的局部損失也因減少了中介環(huán)節(jié)而降低。
④ 減輕了油液的氧化變質(zhì)
液壓油在高壓情況下比在低壓情況下產(chǎn)生氧化變質(zhì)的可能性要大得多。圖1系統(tǒng)中，當(dāng)高壓保壓時，高壓油不僅存于主缸，而且存于頂出缸及其管路上。而圖2系統(tǒng)在保壓時，僅主缸存有高壓油，因此，后者在保壓時受高壓擠壓的油量只有前者一半。這對減緩油液氧化變質(zhì)，延長油液使用壽命起到積極作用。
5、小 結(jié)
液壓系統(tǒng)實(shí)施合理設(shè)計，可創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益。常用回路具有代表性，可以參考借用，但不能照搬。場所、要求、技術(shù)參數(shù)的不同，也就使得設(shè)計方案各具特色。有的系統(tǒng)注重流量設(shè)計，有的偏重壓力因素，但無論如何，綜合考慮，優(yōu)化設(shè)計才是合理之舉。
