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1、EquipmentManufacturingTechnologyNo14,2003试验与研究负载传感系统及其应用112纪云锋,陈欠根,张新海(11中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083;21湖南山河智能机械股份有限公司,湖南长沙 410100)摘要:负载传感控制作为一种先进的液压技术,近几年在工程机械上展现了其应用趋势。笔者介绍了负载传感技术原理及其发展,以及它在挖掘机上的应用。关键词:负载传感;压力补偿;负载独立流量分配中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1672-545X(20
2、03)04-0010-03腔引入的压力是各回路本身的负载压力,工作时,靠引言补偿阀的开度变化自动调节各回路主阀前后的压差保持恒定值$P0。系统原理如图1所示。 工程机械的作业对象复杂,负载变化比较大,这 其流量的大小可用节流口流量公式计算:给工程机械的手动与电动控制的微动调节带来了不利影响,同时多路阀的复合操作也出现了相互影响。22Q=CA(PP-PL)=CA$P0(1)QQ采用负荷传感技术不但可以解决这两个问题,而且 式中:Q—流经阀口的流量,还可以使泵的流量全部应用于负载上,实现节能。所
3、C—流量常数,以负载传感技术已经越来越多地应用于工程机械的A—阀口开度,液压控制上。Q—油液的密度,1 常规负载传感系统PP、PL—主阀口前、后的压力。 式(1)表明:泵的流量与方向阀开度成正比,操 该系统采用传统的阀前压力补偿方法,其特点纵方向阀改变其开口大小,便可改变泵的流量,使其是压力补偿阀位于主阀进油口之前,且补偿阀弹簧刚好等于负载所需要的流量。如,当方向阀开口调小时,压差$P=(PP-PL)瞬时变大,LS阀芯失去平衡而左移,压力油进入变量缸活塞大腔,使泵流量减少,$P减小,直到$P重
4、新等于$P0时,LS阀芯重新回到平衡位置,故泵输出的流量始终保持与负载所需要的流量相适应。 另一方面,当方向阀的开度一定时,负载变化不会影响进入执行元件的流量,即负载流量与负载大小无关。若负载压力因某种原因降低,则流量瞬时增加,同时压差$P变大,LS阀芯左移,泵流量减小,方向阀口处的压降$P减小,直至$P重新等于$P0,这时LS阀芯又回到平衡位置保持(PP-PL)图1 负载传感系统原理图=$P0。这表明泵的供油压力PP随负载压力变化,11伺服缸 21LS阀 31梭阀 41主阀 51压力补偿阀二者
5、之间仅相差一个恒定的压差$P0(约2MPa)。作者简介:纪云锋(1977-),男,汉族,浙江衢州人,中南大学机电工程学院在读硕士研究生,主要从事挖掘机机电一体化方向研究。收稿日期:2003-08-0410 《装备制造技术》 2003年第4期 这种系统在泵流量未饱和时具有较好的控制性感系统的例子。能,但当流量需要超过泵的供油能力,即泵流量饱和 系统的配置采用Rexroth公司的LUDV闭心时,各回路所得到的流量按负载大小的顺序减少,甚系统,基于SX14L(主阀)
6、和A11VO(主泵)的至使较大的负载停止运动。对于在任何情况下都希LUDV系统目前在欧洲市场应用较为广泛。该系统望实现准确控制来说,这显然是不理想的。能充分利用发动机功率,降低能耗,而且各执行元件的动作相互独立,互不干扰,驾驶员轻松实现复合动2 改进的负载传感系统作,减轻工作强度,显著提高工作效率。 为了克服上面的问题,采用减压阀引入二次压4 结束语力反馈(图2),将二次压力分别引入每个压力补偿阀。当泵供给流量不足情况发生时,系统会自动将负从上面分析可以看出负载传感系统具有下列特载轻的压力补偿阀
7、开口减小,以保证流量按比例分征:配到各个执行器。(1)可检测出负载压力,使系统的供油压力始终仅高出负载压力一个很小压差。操纵方向阀改变阀口开度,泵能自动调节并输出与负载速度要求相适应的流量,而与负载大小无关。实现了泵输出功率与负载需要的匹配,大大提高了系统效率。(2)流量控制特性好,因比例方向控制阀两端压差不随负载变化,流量稳定,控制准确便于实现遥控、程控及微机控制。采用负载传感技术大大提高了系统效率,达到了节能和比例控制的目的。因此,负载传感技术是将来工程机械液压系统的发展方向。图2 改进的负载
8、传感系统图3 负载独立流量分配系统 这种系统采用阀后补偿方法,即将压力补偿阀设计在控制阀之后(图3),执行元件的最高压力P1(设P1>P2)的信号传递给所有的压力补偿阀和液压泵,由压力流量调节器给定的约为2MPa的压差作为调节压差△P作用于系统,加于控制阀的压差△P由于压力Pm1=Pm2而相等,使泵按阀开口面积A1和A2成正比供油。 目前采用该技术的有Linde公司的VW系列同步阀、Rexroth公司的LUDV阀及小松公司的CLSS系统等。图3 负载独立流量分配系统原理图3 应
