负载敏感系统的原理及其应用.pdf

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1、第6期（总第43期）No．6(SerialNo．43)2010年11月FluidPowerTransmissionandControlNov.2010负载敏感系统的原理及其应用景俊华（同济大学中德学院上海200092）摘要：负载敏感系统是近年来在工程机械领域获得广泛应用的一项技术。文章介绍了该技术的原理、结构、类型及其特点，并分析了具有抗饱和功能的负载独立流量分配系统实现负载独立流量分配的过程。依据实例探讨了新型负载敏感系统对比传统流量控制方式的节能优势。关键词：工程机械；负载敏感；流量分配；节能中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1672－8904（2010）06－0

2、021－004泵的输出压力与负载压力的压差△P是由负载前言敏感阀的弹簧调定的，通常为泵最高压力的1%~5%现代工程机械要求液压系统能耗低,精度高,并(约1.5到2.5MPa)，因此泵的压力只需要比负载压且能够实现同步动作的几个执行元件在运动时互不力略高，这有利于延长泵的寿命。干扰。负载敏感技术利用负载变化引起的压力变化由公式去调节泵或阀的压力与流量以适应系统的工作需pLQpLpp-△p△p求，因此在很多工况下能够很好地满足上述要求。η====1-ppQpppppp1负载敏感系统基本原理及结构采用“闭中心”系统的负载敏感系统,是由负载式中，△p为压差；pL为负载压力；pp为泵的输出

3、感应式变量柱塞泵与负载敏感控制阀组成,如图1压力。所示。泵的排量可调，无需设置溢流阀，比“开中心”可知,压差△p值小能源利用率高，但是加大了系统节省能源。控制难度，压差大易于控制，但是能耗相应变大。当压差△p恒定时，负载压力pL越大，泵的输出压力pp也随之变大，系统效率提高。1.2流量系统所需的流量是由多路阀节流口的开度控制的，与系统的实际需要流量相等，如图2所示,无溢流损失，只有压力损失，实现了节能。图1传统的负载敏感液压回路当液压系统未工作时，在较低的压力下保持处aP/M于待机状态，多路阀1切断执行器与变量柱塞泵之p间的压力信号。当多路阀工作时，先从执行器得到压力需求，并将压

4、力信号通过负载感应油路(图中虚线)传递给压差调节阀3(即负载敏感阀）,它和最高压力调节阀2共同控制柱塞泵的变量机构，使泵的q/(L/min)[1]图2负载敏感系统压力流量图输出压力对系统压力做出响应。1.1压力液压系统由此实现了根据负载变化提供所需压力-流量的特性。收稿日期：2010－08－262系统基本类型作者简介：景俊华（1983-），男，硕士研究生，德国波鸿鲁尔大学硕士研究生。222010年第6期实际工况中应用较多的是单泵多负载复合动高压力来控制泵和压力补偿阀,见图4。作，此时负载间的相互干扰使控制变得复杂。为使泵的供油压力足以驱动两负载中较大者，可利用梭阀将两回路中较高的

5、负载压力通过负载传感油路传递给变量泵。在两回路的负载压力不同时，系统不能保证两执行元件均具有流量匹配特性，只能使负载压力较高的回路保持流量和压力补偿的特征。为避免这种不利的影响，可在各回路设置压力补偿阀，以便调节执行元件间的负载差。根据压力补偿阀在液压回路中的位置，可以将负载敏感系统分为阀前补偿的传统的负载敏感系统LS和阀后补偿的负载独立流量分配系统。q=f(A)2.1阀前补偿△p1=△p2阀前补偿是负载传感系统较为传统的压力补偿图4阀后补偿液压回路方法，见图3。压力补偿阀位于主阀节流口之前，将主阀口后的负载压力引入压力补偿阀，且补偿阀弹即使泵的流量小于系统复合运动所需的流量，簧

6、腔引入的压力是本回路的负载压力。工作时，压力系统也会按比例将流量分配给各个执行器，而不是[2]补偿阀通过其内部截流口开度的变化来调整主阀口流向负载压力小的执行器。这样各个动作的相对速前的压力，使主阀口前后的压差为常值，这样主阀芯度就不会变化，从而保证了动作的协调性，避免冲控制截流面积的变化来控制并分配流量,流量大小击。就只与该阀口的开度有关，而不受负载压力的影响,3负载独立流量分配系统工作原理提高了阀的控制性能。当通过所有的阀截流面所需的流量大于泵所能当通过所有的阀截流面的流量小于泵所能提供提供的流量时，传统的负载敏感系统就丧失了其控的流量时，主阀节流口两端的压差近似地等于变量制

7、能力，压力补偿阀的压差调节将失效，负载压力高泵流量控制器（即压差调节阀）的设定压差，压力损的用户降低其速度直至停止，流量大部分流向负载失是在泵到节流口的油路上。负载最高压力通过负压力低的用户，这是传统的负载敏感系统的缺点。载敏感油路传递到负载压力低的压力补偿器弹簧腔内，即图5中的（1）处。在压力补偿器作用下,两只控制阀节流口后，也即图5中的（2）处的压力相等,即p1'=p2'，两个控制阀节流口两端的压差为△p1=pp-p1'；△p2=pp-p2'；△p1=△p2=Cp。各个执行器