液控负载敏感系统分析及其研究

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1、液控负载敏感系统分析及其研究液控负载敏感系统分析及其研究摘要：文章对国外油路“闭中心负载敏感系统”工作原理进行了介绍，并分析了“闭中心”系统泵和阀的工作过程以及对各种工作状态进行了理论推导，依据理论分析在试验台上测试了数据，从而证明了“闭中心负载敏感系统”可按负载需要提供油液，功率损耗低,效率高。为国内中小型挖掘机使用“闭中心负载敏感系统”提供了理论依据。关键词：负载敏感；流量；阀芯；负载敏感阀1引言目前，液压挖掘机有两种油路：开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统。国内厂家多采用“开中心”控制系统，而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用“闭中心”系统。本文重点研究及分析“闭中心负

2、载敏感系统”，为国内在中小型挖掘机上使用负载敏感控制系统提供理论依据。2闭中心负载敏感系统原理闭中心负载敏感系统简单来讲就是一种感受系统压力-流量需求,在载荷需要的工作压力下仅提供维持系统工作的必要流量，这样就可以起到节能的目的。“闭中心”系统原理如（图1）所示：首先需耍一个变量柱塞泵，其次耍有一个压力感应阀和换向阀。对于具有负载敏感控制的液压泵，它所输出的流量根据负载工况自动进行调节后仅提供负载实际运行所需流量，也就是液压泵将根据负载自动调节自身斜盘摆角来改变排量，满足系统对不同压力和流量的需求。系统负载所需的流量只与阀开口面积有关系。3液控负载敏感系统在各种状态下泵、阀工作方式的分析。我

3、们结合原理图来分析系统的工作过程。液控负载敏感系统工作原理如图lo3.1当系统没有启动处于初始状态时变量柱塞泵在自身弹簧力的作用下，斜盘处在最大角度；在此情况下，液压泵准备在最大排量下工作，因此可向系统提供最大的流量如图1所示。3.2当系统启动电机或柴油机后3.2.1阀2封闭了泵输出的流量，流量仅仅流向阀3的右端克服阀3左端的弹簧力，当泵输出的流量产生的压力等于左端的弹簧力后,阀芯开始向左移动，阀3被接通流量通过阀3流向活塞II当油液产生的压力加上活塞II弹簧力等于活塞I的弹簧力后，斜盘开始向最小角度附近摆动，泵输出较小的流量來维持变量柱塞泵的内部泄露，变量柱塞泵此状态被称为低压待机。工作状

4、态如图2所示由于阀2阀芯处于中位封闭，油液不能到达液压缸所以液压缸没有动作。3.2.2在此状态下如果阀2的a端输入控制油阀芯将会向右移动,泵输出的油液将会通过换向阀2的冷端进入压力感应阀1左端后，推动压力感应阀阀芯向阀的右端移动接通整个系统的回路。这样泵输出的油液就可以到达油缸的A端面控制油缸活塞按照负载要求自由移动。在此状态下分析系统工作过程。根据伯努利流量方程：式中Q为通过阀芯孔口流量,C为阀芯流量系数，P为流体密度，A为先导操纵杆控制的阀2开口面积，AP为阀2进、出口压力差。可见C、P是常数，流量Q的大小取决于阀2的开度A与阀2的进、出口压差ZSP。阀芯工作如图3所示（1）假如阀2的3

5、端输入的控制油压力维持不变，根据伯努利流量方程则阀2的开口面积A不变，根据以上公式可知，流过阀2的流量Q只与通过的压差AP有关系，我们来分析压差变化如何影响流量变化。P端油液通过方向阀2和压力感应阀1（压力感应阀的目的就是检测出负载的压力通过S端返回阀3,当有多个方向阀來控制多个负载时，压力感应阀就只是检测出最高压力來返回阀3）流到活塞缸的左端推动活塞向右移动。这样对于阀3來说，当调节螺钉左端调定一个Kx值后（通过调节螺钉可以根据客户系统需要设置不同的压差值）,由于S3是定值，当负载T增加则P1增加，PV增加，P：V增加，阀3阀芯向右移动，阀芯孔口减小，流量减小，由以上公式△P二P-P1可知

6、，P值也要增加，阀芯在极短的吋间内回到初始位置附近，同理P1减小，P值也要减小，也就是说不管负载如何变化，阀3阀芯开口是不变化的（理论上如此，实际上阀芯是在孔内一个点做高频振动），由图3可知在转速不变的情况下进入活塞II的流量不变；斜盘摆角不会变化，泵输出的流量通过阀2保持不变，而且只输出比负载压力高出AP的油压，避免了系统的流量损失和过大的压力损失。为了验证以上分析是否正确，我们在实验台通过做试验在输入泵转速不变的情况下将负载压力从5MPa增加到25MPa,在阀2的Pl端接流量计后，实验数据记录如下表1：表1（2）假如阀2的a端输入的控制油压力增大，我们來分析此吋各阀的受力运动情况，阀2的

7、开口增大，根据伯努利流量方程面积增大，通过孔口的流量会增大，需要泵输出的流量增加，斜盘的摆角会增大；当阀2孔口增大的同吋，通过阀2孔口的阻力减小，由图3可知，P1增加，P减小，阀3左端的压力增加推动阀芯向右移动，孔口减小，通过阀3的流量减小，进入活塞II的流量减小，所以斜盘要向大角度方向摆动，在转速不变的情况下，输出的流量增大。阀3的阀芯乂在不同的地方处于动态平衡（以上情况是在极短的吋间内完成的，由于阀3的弹