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1、第6期（總第43期）No．6(SerialNo．43)2010年11月FluidPowerTransmissionandControlNov.2010負(fù)載敏感系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用景俊華（同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院上海200092）摘要：負(fù)載敏感系統(tǒng)是近年來(lái)在工程機(jī)械領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)。文章介紹了該技術(shù)的原理、結(jié)構(gòu)、類型及其特點(diǎn)，并分析了具有抗飽和功能的負(fù)載獨(dú)立流量分配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載獨(dú)立流量分配的過(guò)程。依據(jù)實(shí)例探討了新型負(fù)載敏感系統(tǒng)對(duì)比傳統(tǒng)流量控制方式的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；負(fù)載敏感；流量分配；節(jié)能中圖分類號(hào)：TH137文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672－8904（2010）06－0
2、021－004泵的輸出壓力與負(fù)載壓力的壓差△P是由負(fù)載前言敏感閥的彈簧調(diào)定的，通常為泵最高壓力的1%~5%現(xiàn)代工程機(jī)械要求液壓系統(tǒng)能耗低,精度高,并(約1.5到2.5MPa)，因此泵的壓力只需要比負(fù)載壓且能夠?qū)崿F(xiàn)同步動(dòng)作的幾個(gè)執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)時(shí)互不力略高，這有利于延長(zhǎng)泵的壽命。干擾。負(fù)載敏感技術(shù)利用負(fù)載變化引起的壓力變化由公式去調(diào)節(jié)泵或閥的壓力與流量以適應(yīng)系統(tǒng)的工作需pLQpLpp-△p△p求，因此在很多工況下能夠很好地滿足上述要求。η====1-ppQpppppp1負(fù)載敏感系統(tǒng)基本原理及結(jié)構(gòu)采用“閉中心”系統(tǒng)的負(fù)載敏感系統(tǒng),是由負(fù)載式中，△p為壓差；pL為負(fù)載壓力；pp為泵的輸出
3、感應(yīng)式變量柱塞泵與負(fù)載敏感控制閥組成,如圖1壓力。所示。泵的排量可調(diào)，無(wú)需設(shè)置溢流閥，比“開中心”可知,壓差△p值小能源利用率高，但是加大了系統(tǒng)節(jié)省能源。控制難度，壓差大易于控制，但是能耗相應(yīng)變大。當(dāng)壓差△p恒定時(shí)，負(fù)載壓力pL越大，泵的輸出壓力pp也隨之變大，系統(tǒng)效率提高。1.2流量系統(tǒng)所需的流量是由多路閥節(jié)流口的開度控制的，與系統(tǒng)的實(shí)際需要流量相等，如圖2所示,無(wú)溢流損失，只有壓力損失，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。圖1傳統(tǒng)的負(fù)載敏感液壓回路當(dāng)液壓系統(tǒng)未工作時(shí)，在較低的壓力下保持處aP/M于待機(jī)狀態(tài)，多路閥1切斷執(zhí)行器與變量柱塞泵之p間的壓力信號(hào)。當(dāng)多路閥工作時(shí)，先從執(zhí)行器得到壓力需求，并將壓
4、力信號(hào)通過(guò)負(fù)載感應(yīng)油路(圖中虛線)傳遞給壓差調(diào)節(jié)閥3(即負(fù)載敏感閥）,它和最高壓力調(diào)節(jié)閥2共同控制柱塞泵的變量機(jī)構(gòu)，使泵的q/(L/min)[1]圖2負(fù)載敏感系統(tǒng)壓力流量圖輸出壓力對(duì)系統(tǒng)壓力做出響應(yīng)。1.1壓力液壓系統(tǒng)由此實(shí)現(xiàn)了根據(jù)負(fù)載變化提供所需壓力-流量的特性。收稿日期：2010－08－262系統(tǒng)基本類型作者簡(jiǎn)介：景俊華（1983-），男，碩士研究生，德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)碩士研究生。222010年第6期實(shí)際工況中應(yīng)用較多的是單泵多負(fù)載復(fù)合動(dòng)高壓力來(lái)控制泵和壓力補(bǔ)償閥,見圖4。作，此時(shí)負(fù)載間的相互干擾使控制變得復(fù)雜。為使泵的供油壓力足以驅(qū)動(dòng)兩負(fù)載中較大者，可利用梭閥將兩回路中較高的
5、負(fù)載壓力通過(guò)負(fù)載傳感油路傳遞給變量泵。在兩回路的負(fù)載壓力不同時(shí)，系統(tǒng)不能保證兩執(zhí)行元件均具有流量匹配特性，只能使負(fù)載壓力較高的回路保持流量和壓力補(bǔ)償?shù)奶卣?。為避免這種不利的影響，可在各回路設(shè)置壓力補(bǔ)償閥，以便調(diào)節(jié)執(zhí)行元件間的負(fù)載差。根據(jù)壓力補(bǔ)償閥在液壓回路中的位置，可以將負(fù)載敏感系統(tǒng)分為閥前補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)的負(fù)載敏感系統(tǒng)LS和閥后補(bǔ)償?shù)呢?fù)載獨(dú)立流量分配系統(tǒng)。q=f(A)2.1閥前補(bǔ)償△p1=△p2閥前補(bǔ)償是負(fù)載傳感系統(tǒng)較為傳統(tǒng)的壓力補(bǔ)償圖4閥后補(bǔ)償液壓回路方法，見圖3。壓力補(bǔ)償閥位于主閥節(jié)流口之前，將主閥口后的負(fù)載壓力引入壓力補(bǔ)償閥，且補(bǔ)償閥彈即使泵的流量小于系統(tǒng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)所需的流量，簧
6、腔引入的壓力是本回路的負(fù)載壓力。工作時(shí)，壓力系統(tǒng)也會(huì)按比例將流量分配給各個(gè)執(zhí)行器，而不是[2]補(bǔ)償閥通過(guò)其內(nèi)部截流口開度的變化來(lái)調(diào)整主閥口流向負(fù)載壓力小的執(zhí)行器。這樣各個(gè)動(dòng)作的相對(duì)速前的壓力，使主閥口前后的壓差為常值，這樣主閥芯度就不會(huì)變化，從而保證了動(dòng)作的協(xié)調(diào)性，避免沖控制截流面積的變化來(lái)控制并分配流量,流量大小擊。就只與該閥口的開度有關(guān)，而不受負(fù)載壓力的影響,3負(fù)載獨(dú)立流量分配系統(tǒng)工作原理提高了閥的控制性能。當(dāng)通過(guò)所有的閥截流面所需的流量大于泵所能當(dāng)通過(guò)所有的閥截流面的流量小于泵所能提供提供的流量時(shí)，傳統(tǒng)的負(fù)載敏感系統(tǒng)就喪失了其控的流量時(shí)，主閥節(jié)流口兩端的壓差近似地等于變量制
7、能力，壓力補(bǔ)償閥的壓差調(diào)節(jié)將失效，負(fù)載壓力高泵流量控制器（即壓差調(diào)節(jié)閥）的設(shè)定壓差，壓力損的用戶降低其速度直至停止，流量大部分流向負(fù)載失是在泵到節(jié)流口的油路上。負(fù)載最高壓力通過(guò)負(fù)壓力低的用戶，這是傳統(tǒng)的負(fù)載敏感系統(tǒng)的缺點(diǎn)。載敏感油路傳遞到負(fù)載壓力低的壓力補(bǔ)償器彈簧腔內(nèi)，即圖5中的（1）處。在壓力補(bǔ)償器作用下,兩只控制閥節(jié)流口后，也即圖5中的（2）處的壓力相等,即p1'=p2'，兩個(gè)控制閥節(jié)流口兩端的壓差為△p1=pp-p1'；△p2=pp-p2'；△p1=△p2=Cp。各個(gè)執(zhí)行器
