挖掘机节能液压控制系统分析与应用解读
液压控制系统的工作原理与应用
液压控制系统的工作原理与应用液压控制系统是一种基于液体流动和压力传播的控制系统，它可以用于控制各种工业设备和机械。
随着科技的不断发展和应用环境的不断变化，液压控制系统已经成为各个领域的主要控制技术之一。
本文将从液压控制系统的基本原理、组成结构及其应用领域等多个角度进行阐述和探讨。
一、液压控制系统的基本原理液压控制系统的基本原理是将电力或人力输入系统的控制装置，这些控制装置负责产生必要的信号，通过阀门控制液压油的流量和压力，从而实现系统对机械或设备的控制。
这种控制方式的主要原理是通过液压油的流动和压力来产生工作行程和力矩，从而实现对机械或设备的控制。
液压控制系统的巨大优势在于：其由液体作为介质，能够传递大量的能量、力矩和行程，使其具有很高的工作效率和响应速度。
尤其是在一些需要远距离传动控制信号或者需要大功率传输的场合，液压控制系统是不可替代的。
二、液压控制系统的组成结构液压控制系统由多个组成部分组成，例如：控制元件、执行元件、驱动元件、液压单元等等。
其中，控制元件是指对液压油的流量和压力进行控制的部件，例如：单向阀、调节阀、溢流阀等等；执行元件是指将控制元件输入的液压压力变为机械运动或力矩的部件，例如：液压机械手臂、油缸、液压马达等等，这种元件的大小和形状与实际需要承载的负荷有关；驱动元件是将操纵杆或踏板的人力或电力信号转化为机械位移或力矩的部件，例如：油泵、马达、压力计等等。
液压单元则是一个整体，用于控制所有液压元件并进行液压油的处理，例如：液压泵、储油池、油管道、冷却器等等。
三、液压控制系统的应用领域液压控制系统的应用广泛，既包括传统的工业生产和机械制造领域，也包括机场、铁路交通、环保、市政工程、航空航天等现代化应用领域。
因为液压控制系统具有结构简单、传动效率高、使用寿命长、工作平稳等优点，所以被广泛应用于多种场合。
在传统的制造业领域，液压控制系统被广泛应用于挖掘机、装载机、压力机、钳子，液压机械手等各种机械设备的设计和生产中。
挖掘机液压系统节能控制技术现状与发展解读
挖掘机液压系统节能控制技术现状与发展解读1. 前言挖掘机作为一种重型机械设备，主要通过液压系统实现其各项功能。
然而，传统的液压系统在使用中存在能量消耗大、效率低等问题，给环境和用户都带来了不小的压力。
因此，对挖掘机液压系统的节能控制技术研究成为了当前的热点问题。
本文将对挖掘机液压系统节能控制技术的现状与发展进行解读。
2. 液压系统节能控制技术的现状2.1 液压系统的能量损失传统的液压系统在使用中往往存在很大的能量损失。
例如，将液压系统中的能量转换为机械能时，能量传输的效率很低，造成大量的能量消耗。
另外，在液压系统中，流量控制技术的实现也会引起不小的能量损失。
2.2 液压系统节能控制技术的应用为了降低液压系统的能量损失，目前研究者们提出了一系列的节能控制技术，例如：•能量回收技术：这种技术主要通过回收液压系统中产生的能量，减少能量的损失。
能量回收技术主要分为液压能量回收和机械能量回收两种。
•智能控制技术：这种技术主要通过引入智能控制算法和节能设备，实现对液压系统能量的优化调节。
智能控制技术主要分为模糊控制技术和PID控制技术两种。
•高效驱动技术：这种技术主要通过采用高效的液压驱动元件和控制装置，降低液压系统能量消耗。
高效驱动技术主要分为新型流量和压力控制技术和高效的液压泵技术两种。
3. 液压系统节能控制技术的发展前景在挖掘机液压系统节能控制技术的研究中，研究者们将主要关注于智能节能控制技术、高效液压泵技术和液压回路优化设计等方面的发展。
3.1 智能节能控制技术随着科技的发展，智能节能控制技术已经成为了液压系统节能控制技术研究的重点方向。
这种技术主要通过引入人工智能、机器学习等技术，建立机械系统模型，实现对液压系统能量的智能优化调节。
3.2 高效液压泵技术高效液压泵技术是液压系统节能控制技术的另一个研究方向。
这种技术主要通过采用新型的液压泵元件和设计方法，提高液压泵的效率，降低能量损失。
3.3 液压回路优化设计液压回路优化设计也是液压系统节能控制技术的研究重点之一。
液压挖掘机节能控制技术的研究
液压挖掘机节能控制技术的研究液压挖掘机作为一种重要的工程机械，广泛应用于建筑、道路、矿山等领域。
然而，随着能源成本的不断提高，如何提高液压挖掘机的能源利用效率、降低能源消耗已成为亟待解决的问题。
本文旨在探讨液压挖掘机节能控制技术的研究，以期为提高挖掘机的能源利用效率提供参考。
随着人们对液压挖掘机节能控制技术的重视，国内外学者已开展了大量的研究工作。
这些研究主要集中在以下几个方面：发动机节能控制：通过优化发动机的控制系统，使发动机在负载变化时能够保持最佳的工作状态，从而提高能源利用效率。
液压系统节能控制：通过优化液压系统的参数，降低液压损失，提高液压能利用率。
负载敏感节能控制：通过采用负载敏感技术，使液压挖掘机在作业过程中能够根据负载变化自动调节液压系统的压力和流量，从而降低能源消耗。
能耗监测与评估：通过实时监测液压挖掘机的能源消耗，对能源利用效率进行评估，为节能控制提供依据。
本文的研究目的是提出一种综合考虑发动机、液压系统和负载敏感控制的液压挖掘机节能控制技术方案，并通过实验验证其节能效果。
该技术方案旨在提高液压挖掘机的能源利用效率，降低能源消耗，为实现绿色、低碳、可持续发展的目标提供技术支持。
本文采用理论分析和实验研究相结合的方法，首先对液压挖掘机的发动机、液压系统和负载敏感控制进行理论分析，建立相应的数学模型。
然后，针对所提出的节能控制技术方案进行实验研究，并对实验结果进行分析和评估。
发动机性能实验：通过对比不同工况下发动机的性能表现，为发动机的节能控制提供依据。
液压系统效率实验：通过测试液压系统的压力、流量和功率等参数，为液压系统的节能控制提供依据。
负载敏感控制实验：通过实验验证负载敏感控制在液压挖掘机节能控制中的效果。
能耗监测与评估实验：通过实时监测液压挖掘机的能源消耗，对节能控制效果进行评估。
综合考虑发动机、液压系统和负载敏感控制的液压挖掘机节能控制技术方案可有效提高能源利用效率，降低能源消耗。
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题工程机械是现代工程建设中必不可少的一类设备，而其液压控制技术的应用则是推动其高效、安全、稳定运行的重要手段。
下面将从工程机械液压控制技术的应用及其相关问题展开分析。
工程机械液压控制技术广泛应用于挖掘机、装载机、压路机、铲运车等各种工程机械中。
其应用主要体现在以下几个方面：（1）动力控制：利用液压系统对发动机输出的动力进行控制，实现机械设备的前进、后退等运动。
（2）工作控制：根据需要实现液压马达的启停、速度调节等控制，从而控制机械设备的各个工作部位的动作。
（3）负载控制：通过对油路的控制，对机械设备所承受的外力进行控制，从而保证机械设备不被过载或超载。
（4）换向控制：利用液压系统轻松实现机械设备的换向，提高操作效率。
总的来说，液压控制技术的应用可以使工程机械具有更高的智能化、自动化水平，提高工作效率，降低故障发生率。
然而，在工程机械液压控制技术的应用过程中，也经常会出现一些问题，下面为大家列举了几个常见的问题：（1）油液泄漏：油液泄漏是液压系统故障中最为常见的一种，一旦发生泄漏，将导致液压系统压力变低、功率下降等，从而影响机械设备整体工作效率。
（2）油液变质：液压系统油液的变质，会导致摩擦力增加，从而降低液压系统效率，并且，变质的油液还容易使液压系统的密封件老化，进而导致泄漏故障。
（3）阀芯卡死：阀芯卡死是液压系统常见的故障，常见原因有进入异物、液压系统气泡等，一旦出现阀芯卡死，将导致机械设备不能正常工作。
（4）压力不稳定：液压系统压力不稳定可以导致机械设备稳定性差，甚至出现危险情况。
总的来说，液压控制技术的应用及其相关问题必须引起足够的重视，尤其是关注液压系统的维护及故障排除工作，从而保证工程机械稳定高效地工作。
挖掘机的液压控制系统解读
#$此外!这两种控制系统都能进行最大流量限制!系统的可靠性&稳定性&可维护性等都经过实践验证$总之!这两种控制系统各有优势!而各自的不足对整个控制系统没有多大影响!因此!这两种控制系统都得到了用户的认可$
图&两种控制系统操作过程与执行
机构动作的关系
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责任编辑’贺彩宏"
挖掘机的液压控制系统
王成虎!尹志红
"宇通重工有限公司产品开发处!河南郑州&#" " #%#
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现代液压挖掘机的液压控制系统主要是流量控制系统!流量控制系统分为节流控制和负荷传感控制!节流控制又分为负向流量控制和正向流量控制$目前!液压挖掘机上使用最多的是负向流量控制和负荷传感控制$使用负向流量控制的主机厂家主要有%大宇&詹阳&卡特&神钢&小松" 1%0#以及1%0#之前的机型#等!使用负荷传感控制的主机厂家主要有%日立&三一&小松" 1%01和1%0*机型#等$
负向流量控制中泵的流量!是随控制压力信号" #的
增大而减小的!控制压力信号"
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浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题【摘要】工程机械液压控制技术在现代工程领域发挥着至关重要的作用。
本文从工程机械液压系统的工作原理出发，详细介绍了液压控制技术在挖掘机和起重机中的应用，以及常见问题及解决方法。
文章还分析了工程机械液压控制技术的发展趋势，指出了其应用前景和重要性，以及未来发展方向。
随着科技的不断进步，工程机械液压控制技术将在工程领域发挥越来越重要的作用，为提高工程机械的效率和性能，同时增强工程安全性发挥着关键性的作用。
【关键词】。
1. 引言1.1 工程机械液压控制技术概述工程机械液压控制技术是指利用液压传动控制系统对工程机械进行动作控制的技术。
它通过液压元件、液压传动装置和控制元件等部件的组合，实现了机械设备在工作过程中的动作、力和速度等参数的精确控制。
液压控制技术在工程机械领域具有广泛的应用，可以提高机械设备的工作效率、精度和稳定性，同时也减少了传统机械传动系统的噪声和振动。
液压系统还可以实现多路控制、自动控制和远程控制等功能，为工程机械的智能化发展提供了支持。
随着工程机械领域的不断发展，液压控制技术也在不断创新和改进。
新的液压元件和系统不断涌现，提高了液压系统的工作效率和可靠性。
液压控制技术也在与其他控制技术的结合中不断拓展应用领域，如与电气控制、无线通信等技术的结合，使得工程机械的控制系统更加智能化和高效化。
工程机械液压控制技术在提高工程机械设备性能、实现工程机械自动化和智能化方面发挥着重要作用，具有广阔的发展前景和应用空间。
2. 正文2.1 工程机械液压系统的工作原理工程机械液压系统是工程机械中常见的动力传动系统，通过液压传动可以实现高效能、高精度和高可靠性的运动控制。
工程机械液压系统的工作原理主要基于液压力传递和液压控制两个方面。
液压力传递是指利用液体在管道中传递的压力来驱动执行元件进行运动。
液压系统通常由液压泵、液压阀、液压缸等组成，液压泵将机械能转换为液压能，液压阀控制液压油的流动方向和流量，液压缸将液压能转换为机械能。
挖掘机力士乐液压系统分析解读
挖掘机力士乐液压系统分析解读液压系统概述液压系统是挖掘机中非常重要的一个系统，它主要是利用流体（液体或气体）在传递压力时的性质来实现各种机械运动。
在挖掘机中，液压系统应用广泛，比如液压缸、液压马达、液压泵等等。
其中力士乐是液压系统领域的知名品牌，其液压系统在挖掘机中也常被使用。
液压系统由几个主要组件组成，例如：液压油箱、液压泵、压力控制阀、扭转控制阀、比例控制阀、液压缸、液压马达、油管、滤清器等。
液压系统配备了必要的仪器和仪表（如压力表、热表、流量表、温度计等）来监测系统的运行情况，以保证液压系统在正常情况下运行。
力士乐液压系统力士乐作为液压系统领域的专家，其液压系统在挖掘机中得到广泛应用。
力士乐液压系统由多个组件构成，其中主要包括：液压泵力士乐液压泵是一种可变转速、轴向柱塞机构的过量式泵。
它通过控制分配体的位置和角度来实现输出流量的连续调整，满足挖掘机在不同功率工况下的操作需要。
液压缸液压缸是力士乐液压系统中的重要组成部分，用于实现各种动作，例如：翻转、伸缩、升起、旋转等。
液压缸受到液压系统的压力控制，并且通过各种控制阀的控制来改变各种动作的速度和力度。
液压马达液压马达也是力士乐液压系统中的重要组件，它主要用于将油液转换成转速或扭矩用于实现各种动作。
控制阀液压系统中的控制阀作为控制油液流动的关键元件，可以实现对压力、流量和方向等参数的控制。
常见的控制阀有比例控制阀、分配阀、压力阀、单向阀等。
液压油箱液压油箱是力士乐液压系统中存储液压油的地方。
它可以作为油液的储备，也可以用来散热，从而保证液压系统的稳定运行。
力士乐液压系统的运行原理力士乐液压系统的运行是基于流体力学原理的。
当液压泵工作时，会在液压系统中形成一定的压力，将油液送入各个液压元件中，通过各种控制阀的开启和关闭来实现液压缸、液压马达的运作。
液压泵通过液压油箱中的油液提供能量，而液压缸和液压马达则将这些能量转化成机械动力。
液压缸的作用是将液压能转化为各种机械运动，例如：升起和下降、旋转等。
挖掘机的液压系统及控制讲解
开式和闭式液压系统
• 请记住： • 闭式液压系统只能用于泵——马达。或者
说只能用于旋转运动的执行元件 • 开式液压系统可以用于泵——马达，也可
液压回路的合流
• 合流：一般用于双 泵和多泵系统中。 用合流阀或者使两 个回路中相应的换 向阀同时动作，让 两个泵同时向一个 执行元件供油以提 高该执行元件的运 动速度。
主控阀杆 泵1
合流阀杆 泵2
开式和闭式液压系统
• 液压系统有开式液压系统和闭式液压系统 两种。 开式液压系统油的流动
• 油箱——泵——控制阀——执行元件—— 控制阀——油箱 闭式液压系统油的流动
不同的回路。 1. 直动式：中低压系统 2. 先导式：高压系统
直动式安全阀 弹簧比较硬
先导式安全阀 弹簧比较硬
弹簧很软 液压油通过节流孔 时，在节流孔的前 后产生压力差△P △P=P－P′
直动式减压阀
液压油通过缝隙 产生压力降△P PC =PA－ △P
保持出口压力 稳定的措施
先导式减压阀 原理与先导式安全阀类 似，用于高压系统。
• 输出扭矩M（单位NM，牛米） M=△P × q ×η
其中△P为马达进出口压力差， η 为马达的机械 效率。 • 输出转速n（单位rpm，转/分钟）
n=Q ×η /q 其中η 为马达的容积效率。
液压控制阀
1. 流量控制阀 2. 压力控制阀 3. 方向控制阀
流量控制阀
• 主要控制流过管路的流量，通过对流量的控 制还可以对回路的压力产生一定影响。注意 节流会产生损失。
单向阀
选择阀（梭阀）
A1
A2
换向阀
T A
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题工程机械液压控制技术是指利用液压元件和液压系统来实现工程机械的运动和操作控制的技术。
该技术广泛应用于各种工程机械中，如挖掘机、装载机、推土机等。
它通过液压系统的工作原理，将输入的机械能转化为液压能，并通过液压元件实现力、速度和位置的控制，从而实现机械的运动和操作。
工程机械液压控制技术的应用主要体现在以下几个方面：1. 液压驱动：工程机械中许多液压驱动系统，如液压泵、液压马达等，可以提供高功率输出，从而保证工程机械的高效运行。
2. 力控制：液压系统可以实现精确控制的力量输出，通过调节液压缸的液压油量和压力，可以实现对工程机械的力量控制。
3. 位置控制：工程机械中的液压缸可以实现直线运动，通过控制液压缸的液压油量和流向，可以实现对工程机械位置的控制。
4. 速度控制：液压系统可以实现精确的流量控制，通过调节液压元件的流量阀的开关，可以实现对工程机械运动速度的控制。
工程机械液压控制技术在应用过程中也存在一些问题：1. 能源消耗：由于液压系统需要驱动液压泵提供液压能，因此会消耗大量的能源，造成能源浪费。
2. 故障率高：液压系统由于涉及众多液压元件和管路，容易发生泄漏、堵塞等问题，导致故障率较高。
3. 运动的精度受限：受制于液压元件的制造精度和液压油的质量，液压系统在运动精度上存在一定的限制，无法实现非常精确的控制。
4. 维护困难：液压系统的维修和维护相对较为复杂，同时需要定期更换液压油，增加了工程机械的维护成本和工作量。
工程机械液压控制技术具有广泛的应用前景，可以实现对工程机械的精确控制。
在应用过程中，还需要解决能源消耗、故障率高、运动精度受限和维护困难等问题，以进一步提高工程机械的性能和可靠性。
液压系统中的高效节能控制技术研究与应用
液压系统中的高效节能控制技术研究与应用第一章：液压系统的概述液压系统是一种广泛应用于各种工业生产中的传动控制系统。
其能够将机械能转换为液压能，进而实现力的放大和传递，从而达到工业生产中需要的各种操作。
液压系统广泛应用于冶金、矿山、农业、工程机械、船舶、航天等领域。
然而，液压系统在使用过程中也存在能源浪费、环境污染等问题。
因此，在液压系统中引入高效节能的控制技术成为发展的必然趋势。
第二章：液压系统中节能技术的研究现状2.1 液压系统中流体动力控制技术流体动力控制技术被广泛应用于液压系统中。
以PID调节器为基础的闭环控制技术可以更有效地控制系统的流率和压力。
采用节流阀、换向阀等元件实现液压力的调节控制，以节流阀为代表的稳态调速系统，以压差式稳态调速系统为代表的双阀流量调节系统，以及以电液比例系统为代表的比例调速系统等也是液压系统节能技术的一些典型代表。
2.2 液压马达组合速度控制技术液压马达组合速度控制技术是一种高效率的液压节能技术。
其原理是在运动控制中采用以电液比例控制为基础的马达速度控制系统，运用矢量变频控制技术、磁流体变阻器技术等实现液压力的调节控制，从而得到更为精准的运动即可达到高效节能目的。
2.3 全液压伺服控制技术全液压伺服控制技术是近年来液压技术的一项重要进展。
它是通过变量控制、位置控制、速度控制等实现液压系统的更高级控制，并对高精度定位要求的机构提供更优服务。
该技术利用用高速、高灵敏性的电液比例控制阀，通过不断调整比例阀开度，控制液压缸的位置、力和速度，从而实现负载的精准控制和推动液压系统节能的发展。
第三章：液压系统中节能技术的应用3.1 液压发电节能技术液压发电是一种新型的节能技术。
该技术采用高效液压发电装置，利用水能转换成高压水流，再通过高压液压泵的作用予以收纳，形成液压能，从而驱动液压发电机发电。
该技术易于维修和安装，效率较高，几乎不污染环境，成本低，可以在远离电网的地方进行电力供给，节约能源之外还能缩减电力传输线路的投资远距离输送电力所带来的变损耗等投资。
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题
浅析工程机械液压控制技术的应用及相关问题工程机械液压控制技术是当前工程机械行业中的重点技术领域，其应用已经普及到各种大型工程机械中，比如挖掘机、装载机、压路机等。
液压控制技术以液体为介质，在各种机械设备中通过液压系统来实现各种控制操作，从而驱动机械设备完成各种工作任务。
在这种技术的应用中，液压系统监测和控制是非常重要的环节，因为它直接影响到工程机械的性能、稳定性、经济性等方面的利益。
一、应用1. 液压系统的应用：液压系统是工程机械液压控制技术中最核心的应用之一，它的作用就是将动力传递到各个液压执行机构上，从而产生所需动作，支配整个液压系统。
液压系统是由各种液压元件组成的，包括液压泵、液压缸、液压马达、液压阀等，这些元件可以针对各种不同的应用场合进行不同的配置和调节。
2. 回路设计的应用：工程机械液压控制技术中的回路设计是相对比较难的一个技术领域，需要结合各种液压元件的特性、液压流体的物理特性以及机械设备的工作要求，进行复杂的设计和计算。
回路设计涉及到的内容涵盖了很多方面，包括总流量控制、压力控制、流量控制等。
3. 电子控制技术的应用：工程机械液压控制技术中的电子控制技术主要是通过各种传感器、执行元件和电路控制系统来实现液压控制。
电子控制技术的优点是实时性和精度比较高，可以对工程机械的运行状态进行精确监测和控制，从而优化机械的性能和效益。
二、相关问题1. 液压油的清洁度和质量：液压油是液压系统中最基础的组成部分，其清洁度和质量对于整个液压系统的稳定运行和工作效率都有着不可忽视的影响。
因此，液压油的来源、质量和管理非常重要，需要严格控制。
2. 液压元件的性能和质量：液压元件的质量和性能对于液压系统的正常运行和稳定性也有着非常重要的作用。
这些元件涵盖了液压泵、液压缸、液压阀等，其品质和可靠性都对整个工程机械的性能、安全性和经济性产生着很大的影响。
3. 工程机械的运维管理：任何机械设备都需要定期维护和保养，以确保其正常运行和延长使用寿命。
挖掘机工作装置液压系统分析
2.2 液压挖掘机的基本动作及工况分析
液压挖掘机的作业过程包括以下几个动作：
1.动臂 升降
其它辅 助动作
2.斗杆 收放
液压挖掘机作业过程
5.整机 行走 4.转台 回转
3.铲斗 装卸
除了辅助动作(例如整机转向等) 不需全功率驱动以外，其它都是液 压挖掘机的主要动作，要考虑全功 率驱动。
◆液压挖掘机的基本动作及工况分析
作业 效率 较国 外偏 低
国内挖掘机的趋势必然是以技术研发为主，放弃传统液压系统 挖掘机，迅速提高其市场竞争力。
1.2 本论文的研究内容
挖掘机液压系统方面的技术多种多样，本文主要以国外几 种知名品牌的挖掘机液压系统为主要研究对象，对其现有的关
键技术和控制方式进行比较和研究，采用数字仿真系统建模仿
真，为挖掘机的液压系统的控制理论研究提供一定的参考信息 挖掘机液压系统技术发展动态的分析研究 挖掘机液压系统分析
挖掘过程中主要以铲斗液压缸或斗杆液压缸分别单独进行 挖掘，或者两者复合动作，必要时配以动臂液压缸的动作。 （1）在平整土地或切削斜坡 时需要同时操纵动臂和斗杆， 以使斗尖能沿直线运动。
(a)或切削斜坡（b）时斗尖沿直线切削 平整土地
（a)或压整路面 铲斗保持一定角度切削
（2） 如果需要铲斗保持一定 切削角度并按照一定的轨逊进 行切削时，或者需要用铲斗斗 底压整地面时，就需要铲斗、 斗杆、动臂三者同时作用完成 复合动作
◆挖掘机液压系统的研究现状及发展趋势 ——国外
采用的高科技主要表现在以下五个方面：
液压系统逐渐从开式系统向闭式系统转变； 系统的节能技术成为研究的重点； 系统的高压化和高可靠性发展趋势日益凸显； 系统的操纵特性上升到很重要的地位；
挖掘机节能液压控制系统的应用研究
126研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.12（下）液压挖掘机系统主要包括电源系统、液压系统、传动系统以及行走系统，这些系统之间能够相互作用，操作人员就能够通过改变挖掘机的位置及状态，对各项工程作业进行调整优化，但液压挖掘机控制系统在实际应用过程中，还存在能源消耗以及无功功率损失等一系列问题，这就需要操作人员明确挖掘机节能液压控制系统的应用，明确节能液压系统的发展趋势，最大程度降低液压挖掘机的能源浪费，真正实现液压挖掘机应用的节约能源和降低排放，进而提升挖掘机节能液压控制系统的可靠性以及液压元件的使用寿命。
1 挖掘机能耗分析我国现阶段，很多工程项目中都开始广泛应用挖掘挖掘机节能液压控制系统的应用研究张佳楠 （济宁迈斯伯尔机械股份有限公司，山东 济宁 272000）摘要：随着社会经济不断发展，液压挖掘机的实际需求逐渐增长，这就对液压挖掘机的运用效率和质量提出了更高要求，然而，由于液压挖掘机的使用量普遍比较大且耗油量严重，使得挖掘机节能液压控制系统已经成为人们重点关注的内容。
基于此，本文通过分析挖掘机能耗，研究液压挖掘机负流量控制、正流量控制以及负载敏感系统的工作原理，进而提出液压挖掘机节能液压控制系统相关方式，为挖掘机的后续使用提供一定参考依据。
关键词：挖掘机；节能液压；控制系统；应用研究中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）12（下）-0126-03机，然而，挖掘机前期设备质量可移动的能量臂在实际工作过程中，容易产生极大的能量损失及损耗，挖掘机液压机构也会被转换成油温升高，面对这样的情况，挖掘机的运作效率和质量也会降低，甚至会影响挖掘机的使用寿命和期限，再加上挖掘机的大范围使用，各行业中大部分土渣都需要借助挖掘机进行处理，这就会造成挖掘机的燃料消费比较高，尾气排除更加劣质，直接引起了挖掘机行业对该问题的重点关注。
液压系统节能技术研究及应用
液压系统节能技术研究及应用液压系统是目前工程机械和机床上常见的动力传递方式之一，其优点是能够涵盖广泛的压力和流量范围，且能长期工作，但同时也存在一定的能源浪费和环境污染问题。
因此，如何提高液压系统的能效成为当前液压技术研究的热点。
本文将从节能的角度，分析传统液压系统中存在的能源浪费问题，并探讨现有的节能技术手段和其在液压系统中的应用。
一、液压系统能源浪费问题1.泄漏损失：液压管路中存在的密封不良、管道压力过高以及油路设计不合理等原因都会导致泄漏损失，造成能源的浪费。
2.功率损耗：液压系统中油泵、马达、电机、节流阀等元件的机械损耗和流体摩擦损耗都会导致功率损耗，加大了能源的消耗。
3.热损耗：液压系统中的油液流动产生的阻力会导致温升，加热导致能量损失。
二、节能技术手段1.智能控制技术：智能化控制方式可以实现液压系统的精确控制，如变频调速技术、自适应控制技术、有效负荷感知技术等，使液压系统更加精准、高效。
2.高效元件技术：采用新型高效节能元件，如低压损多级泵、低压损定量泵、高压比变量泵、低压损高效节流阀、静压高效电机等，能够降低液压系统的功率消耗。
3.优化设备结构：通过优化液压系统的设计方案、工作效率和控制模式等手段，减少油液的泄漏损失和热损耗，以提高液压系统的能效。
三、液压系统节能技术应用案例1.混合传动液压挖掘机：采用混合传动方式，通过高压共轨系统和电机驱动液压泵，使发动机负载更加平稳，大大降低发动机燃油消耗。
2.变频调速节能液压系统：采用变频调速技术，调整泵的流量和压力，使液压系统根据实际工况需要进行调节，实现节能效果。
3.高压比变量泵技术的应用：采用高压比变量泵技术，节约了能源，在同等工作条件下，与传统液压系统相比，能够降低功率消耗率达到40%以上。
四、总结液压系统作为一种重要的动力传递方式，其节能技术的研究和应用至关重要。
深入挖掘液压系统存在的能源浪费问题，探寻和应用节能技术手段，既能减少能源消耗，降低排放污染，也可以提高液压系统的稳定性和寿命，为减少资源浪费和保护环境贡献力量。
挖掘机液压控制系统分析
挖掘机液压控制系统分析发布时间：2022-01-18T03:45:55.763Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷29期作者：韦金鑫、覃兰珺、覃英文[导读] 近年来，社会进步迅速，我国的机械行业建设的发展也有了改善。
韦金鑫、覃兰珺、覃英文广西柳工机械股份有限公司广西省柳州市 545005摘要：近年来，社会进步迅速，我国的机械行业建设的发展也有了改善。
液压传动技术作为当前我国工程机械领域中应用较广泛的一项技术，不仅可以节省劳动力，还可以提高工程施工质量和加快施工进度。
随着我国科学技术的飞速发展，不断优化工程机械技术，特别是使先进液压传动技术很好地融入工程机械当中，不仅能合理控制机械发动机运转功率，而且能有效提高工作任务量，推进了机械工业领域相关产业的科学化发展。
此外，还可以在施工过程中实现节约能量的目的。
本文论述了液压传动技术的多种应用技术手段，并分析了其在工程机械中的重要运用现状。
关键词：挖掘机；液压控制；系统分析引言挖掘机是人类开拓自然、改造自然的重要工具，且挖掘机行业是工程机械中最具代表性的子行业。
因此，提高挖掘机的节能性和操纵性对工程机械的发展具有重要的意义。
现代挖掘机液压系统仍普遍采用正流量控制技术，负流量控制技术以及负载敏感(LS以及LUDV)控制技术。
1液压传动的特点液压传动相较于机械传动和电气传动，有着更加显著的优势。
液压传动工作介质液压油的可压缩性对动态工作的液压系统来说影响较大，但对于动态性能要求不高，而仅考虑在稳态下工作的液压系统，一般可以不予考虑，所以可以依靠油液的连续流动进行传动。
油液有较强的吸振能力，在油路上可以安装液压缓冲装置，避免因加工和装配误差引起的振动与撞击，使传动十分平稳，方便频繁地换向，所以其广泛地应用在要求传动平稳的工程机械上。
在输出相同的功率条件下，液压传动比机械传动和电力传动的体积与质量可以缩小很多，所以其惯性小、工作动作灵敏，多用于液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器的场合。
设备挖掘机构机械液压系统的分析及控制研究
设备挖掘机构机械液压系统的分析及控制研究1. 引言1.1 研究背景研究背景：随着建筑、交通、矿山等行业的快速发展，对挖掘机的需求日益增加，挖掘机的工作环境和工作任务也变得越来越复杂。
传统的机械传动方式在满足高效工作的同时存在效率低、噪音大、维护成本高等问题。
而液压传动系统具有体积小、传动效率高、传动平稳等优点，成为现代挖掘机主要的传动方式。
研究挖掘机构机械液压系统的组成、工作原理、性能分析和控制方法具有重要的理论和应用意义。
本文将围绕这一问题展开深入研究，为挖掘机的性能提升和应用推广提供理论支持和技术指导。
1.2 研究意义通过深入研究挖掘机构机械液压系统的组成和工作原理，可以更好地了解其工作机理，为优化设计和改进提供理论基础。
对液压系统的性能分析可以帮助我们评估系统的工作效率、能耗情况，进而优化系统结构和工作参数，提高挖掘机构的工作效率和稳定性。
研究液压系统的控制方法可以为提高挖掘机构的精度、速度和负载能力提供技术支持，进一步提升挖掘机构的工作性能和安全性。
对挖掘机构机械液压系统的分析及控制研究不仅具有重要的理论意义，而且对于提高挖掘机构的工作效率和安全性具有实际应用价值。
希望本研究能够为相关领域的工程技术人员和研究人员提供参考和启发，促进液压技术在挖掘机构中的进一步应用和发展。
2. 正文2.1 挖掘机构机械液压系统的组成和工作原理挖掘机构机械液压系统是挖掘机的核心部件之一，它通过液压传动实现各种动作的执行。
液压系统主要由液压油箱、液压泵、液压缸、液压控制阀、液压马达、管路和连接件等几个基本部件组成。
1. 液压油箱：液压油箱用来存放液压油，保持液压系统的润滑和冷却。
液压油箱还起到沉淀杂质、消除气泡和冷却液压油的作用。
2. 液压泵：液压泵是液压系统的动力源，它将机械能转换为液压能，为液压系统提供动力。
4. 液压控制阀：液压控制阀用来控制液压系统中液压油的流向、压力和流量，实现各种动作的顺序控制。
5. 液压马达：液压马达是液压系统中的执行元件，它通过接收液压油的动力驱动机械设备运动。
液压挖掘机节能控制技术的研究
液压挖掘机节能控制技术的研究一、概述液压挖掘机作为现代工程机械的重要代表，广泛应用于建筑、矿山、水利、交通等多个领域。
随着能源紧缺和环保要求的日益严格，液压挖掘机的节能控制技术成为了行业关注的焦点。
本文旨在探讨液压挖掘机节能控制技术的研究现状、发展趋势及应用前景，为液压挖掘机的高效、节能运行提供理论支持和实践指导。
液压挖掘机节能控制技术的研究涉及多个方面，包括发动机与液压系统的匹配优化、能量回收与再利用技术、智能控制策略等。
通过优化发动机与液压系统的匹配关系，可以减少功率损失，提高整机效率能量回收与再利用技术则可以将挖掘机在作业过程中产生的多余能量进行回收并再利用，从而降低能耗智能控制策略则可以根据挖掘机的实际工况和作业需求，实时调整挖掘机的工作参数，实现节能降耗。
目前，国内外学者在液压挖掘机节能控制技术方面已经取得了一系列的研究成果。
由于液压挖掘机作业环境的复杂性和多变性，以及不同用户对挖掘机性能需求的差异性，液压挖掘机节能控制技术仍面临诸多挑战和问题。
深入研究液压挖掘机节能控制技术，对于提高挖掘机的能效、降低运行成本、促进工程机械行业的可持续发展具有重要意义。
本文将从液压挖掘机节能控制技术的理论基础、关键技术、应用实践等方面展开论述，以期为液压挖掘机节能控制技术的发展提供有益的参考和借鉴。
1. 液压挖掘机在工程机械领域的重要地位液压挖掘机在工程机械领域的重要地位不可忽视。
作为现代工程机械的重要代表，液压挖掘机以其高效、灵活、适应性强等特点，在土方挖掘、矿山开采、道路建设、水利工程等众多领域发挥着关键作用。
液压挖掘机的高效性是其显著优势之一。
通过精确的液压传动系统和先进的控制系统，液压挖掘机能够实现快速、准确的挖掘动作，大大提高了工作效率。
同时，其强大的挖掘力和良好的稳定性，使得液压挖掘机能够轻松应对各种复杂工况和恶劣环境。
液压挖掘机的灵活性也是其受欢迎的重要原因。
液压挖掘机具有多种工作装置和附件，可根据不同的工作需求进行更换和组合，从而满足多样化的作业需求。
挖掘机节能液压控制系统分析与应用研究
174研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新中国设备工程 2019.07 (上)随着国民经济的繁荣发展，国内的挖掘机市场持续扩大。
挖掘机运行的环境比较复杂且持续运行，运行时所承担压力的变化较大。
一般情况下，平均外部负荷仅有最高负荷的50%～60%，但使用率仅有总使用率的30%左右。
如果发动机的传递功率较高，而液压泵不能彻底吸收发动机传出的功率，或是液压不佳产生故障引起漏油现象时，均会降低挖掘机功率。
另外，液压结构节流调整、回转部件或是铲斗等设备运行时，均会损失功率。
所以，节能控制措施在挖掘机运用中起到了显著作用。
1 挖掘机液压结构的能耗介绍（1）机械耗能。
挖掘机属于大功率机械，其机械耗能源自摩擦与相对运转，是无法避免的能量消耗。
挖掘机液压结构运行中，摩擦消耗主要出现在频繁摩擦的部位，如液压缸活塞。
运行过程，该部位通常会出现很大的能量消耗，易出现升温发热等情况，要用冷却系统立即降温处理。
若挖掘机长时间运行，其作业强度将不断增大，该种情况下发动机需要立即提速。
若柴油机摩擦耗损太高，会造成挖掘机长时间处在超载状态，若长期如此，容易降低挖掘机寿命周期。
（2）泵能量消耗。
液压泵通常能视为液压系统的关键构成部分，该机械的能耗起因是泄露引起的容积损失、泵中液体流动造成的耗损，这样极大地阻碍了泵设备作用的充分发挥，不能保障泵能量的有效转变。
另外，液压泵能量转变过程也极可能出现增温情况，这些热量通常不能实现二次使用，也是能耗的范围。
（3）管道压降引起的能耗。
液压系统中管道设计缺少统一借鉴标准，其走势、分布等可能有不合理的现象，阀门、挖掘机节能液压控制系统分析与应用研究张佳楠（山东省济宁迈斯伯尔机械股份有限公司，山东 济宁 272100）摘要：挖掘机是大功率机械，常用于工程施工中。
科技的发展促使液压挖掘机开始替代传统挖掘机，基于液压系统能迅速完成各项操作，但在实际操控中，这种机械的能耗大，需要引起重视，科学管理挖掘机液压减排控制系统十分重要。
液压控制系统
液压控制系统：技术原理与应用实践液压控制系统，作为现代工业领域的关键技术之一，以其强大的动力传输和精确的控制性能，广泛应用于各种机械设备和工业生产过程中。
本文旨在剖析液压控制系统的技术原理，并结合实际应用场景，探讨其广泛用途及操作要点。
一、技术原理1. 基本概念液压控制系统，顾名思义，是利用液体作为传递介质，通过控制阀门、泵、缸等元件，实现能量传递和动作控制的系统。
其主要组成部分包括液压泵、液压缸、液压马达、控制阀、油箱、管路等。
2. 工作原理液压控制系统的工作原理基于帕斯卡原理，即在密闭容器内，液体受到的压力会均匀传递到容器各个方向。
当系统中的一个小面积活塞受到力的作用时，会在液体中产生压力，这个压力会传递到大面积的活塞上，从而实现力的放大和传递。
3. 控制方式（1）方向控制：通过控制换向阀，改变液体流动方向，从而实现液压缸或液压马达的正反转。
（2）压力控制：通过调节溢流阀、减压阀等元件，实现对系统压力的调节，保证系统稳定运行。
（3）流量控制：通过调节流量控制阀，改变液体流量，实现液压缸或液压马达的运动速度控制。
二、应用实践1. 工程机械液压控制系统在工程机械领域具有广泛的应用，如挖掘机、装载机、起重机等。
通过精确控制，实现机械设备的各种动作，提高作业效率。
2. 交通运输在交通运输领域，液压控制系统应用于汽车刹车系统、转向系统等，保障行车安全。
3. 冶金行业液压控制系统在冶金行业中，用于轧机、液压锻造机等设备，实现金属材料的加工成型。
4. 船舶工程在船舶工程中，液压控制系统应用于船舶的舵机、锚机等设备，保证船舶的航行安全。
5. 航空航天在航空航天领域，液压控制系统用于飞行器的起落架、襟翼等部位，实现飞行器的精确控制。
三、系统优势与挑战1. 优势（1）动力强大：液压系统能够实现大功率的输出，适用于需要大力量驱动的设备。
（2）精度高：通过精细的控制系统，可以实现高精度的运动控制，满足复杂作业需求。
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挖掘机节能液压控制系统分析与应用∗李艳杰 1,2于安才 2姜继海 2(1. 沈阳理工大学机械工程学院沈阳 110159;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨 150001摘要 :深入分析了现代液压挖掘机中三种主流的节能液压系统——负流量控制、正流量控制和负载敏感系统的基本工作原理, 重点分析了它们在不同系列挖掘机中的应用;介绍了两种新型挖掘机液压系统的基本原理;分析表明三种典型挖掘节能液压系统都具有一定的节能效果,但工作原理各有不同;新型的挖掘机液压系统虽然还在研发阶段,但具有更好的节能效果及应用前景。
关键词:液压挖掘机负流量控制正流量控制负载敏感系统中图分类号 TU621Analyses and Application of Energy-Saving Hydraulic Control System of ExcavatorLI Yan-jie1,2YU an-cai2JIANG Ji-hai2(1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159;2. School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001Abstract : Negative flow control, positive flow control and load sensing are the general energy-saving hydraulic systems of modern hydraulic excavator. The basic principles of the three typical hydraulic control systems were analyzed deeply. Their application in different kind of excavators is mainly analyzed. The principles of two newkinds of excavator hydraulic system were introduced. Analyses show, all of the three typical excavator hydraulic control system can realize energy saving, but their principles are different. The two new kinds of excavator hydraulic control system can realize better energy saving and their application prospect are better. Key words: Hydraulic excavator Negative flow control Positive flow control Load sensing system0 前言液压挖掘机是一种功率比较大的工程机械,但是其能量的总利用率仅为 20%左右 [1]。
受世界能源危机和环境保护的影响, 液压挖掘机实现节约能源、降低排放一直是业界努力追求的目标。
采用节能技术的液压挖掘机能使动力系统与负载所需功率匹配更好,系统发热减少,燃油消耗降低,从而提高系统设备的可靠性和液压元件的寿命。
当前主流挖掘机仍然采用多路阀作为主控阀, 这类系统的主要功率损失包括节流损失、回转机构启动和制动过程中的溢流损失、动臂下降过程中的势能损失和节流损失以及发动机和液压系统功率匹*基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375033 ,浙江大学流体传动及控制国家重点实验室开放基金资助项目(GZKF-2008003 配不好而引起的损失等 [2]。
随着液压节能技术的发展,挖掘机的液压系统从最初 20世纪 70年代利用操纵手柄的先导压力对液压泵的排量直接控制,发展到 20世纪 80年代和 90年代的负流量控制、正流量控制和负载敏感控制等多种控制方式 [3]。
混合动力挖掘机 [4,5]和基于二次调节技术 [6]的新型液压挖掘机系统是挖掘机液压系统的新的研究方向,目前有部分成型产品生产,但市场占有率较低。
本文重点分析液压挖掘机负流量控制、正流量控制和负载敏感系统的工作原理及其典型应用,对混合动力挖掘机和基于二次调节技术的恒压网络液压挖掘机系统的工作原理进行了简要的分析。
1 负流量控制1.1 工作原理负流量控制是指液压泵的排量随控制压力信号增大而减小,即控制压力与排量成反比。
负流量控制可以减少主控制阀在中位时液压泵的流量损失, 使液压泵的输出流量按照操作者的操作,按需求提供, 避免传统液压挖掘机中的溢流损失和系统发热。
其不足在于六通多路阀死区较大、调速范围有限, 且受负载影响较大。
图 1为液压挖掘机负流量控制的基本原理图。
图 1 液压挖掘机负流量控制原理图在多路换向阀中位回油通道上设置一个节流口,油液通过节流口产生压差,将节流口前压力引至液压泵变量机构来控制液压泵的排量。
节流口前后压差由薄壁小孔流量特性方程可得:212q p p KAΔ== (1 式中:p Δ——回油节流口前后压差(Pa; 1p ——回油节流口前压力(Pa ;q ——通过回油节流口的流量(m 3/s ; K ——系数;A ——回油节流口的通流面积(m 2 。
1p 作为控制压力被引到变量液压泵的变量活塞,即 1i p p =。
当回路中多路换向阀各联阀芯均处于中位时, 液压泵的全部流量卸荷,通过节流口的流量 q 达到最大值,根据式(1, Δp =Δp max (该值由与节流孔并联的溢流阀的调定 ,控制油路的压力 p i 提高到最大值Δp max ,使得主泵的排量自动减少到最小。
当多路换向阀任意一联处于最大开度时,液压泵输出流量几乎全部进入相应的执行元件,通过节流口的回油量很小(接近于 0 ,此时, Δp =Δp min ≈0,控制油路的压力p i ≈Δp min ,此时主泵的排量自动增加到最大以满足作业速度的需要。
当多路换向阀的开度在中位和最大开度之间微动时,变量泵的控制压力 p i 在Δp max ~Δp min 之间, 而液压泵的排量也在最小和最大排量之间变化,且 p i 越大,液压泵的排量越小, 即液压泵的控制压力与液压泵的排量成反比。
1.2 典型应用负流量控制本质上是一种恒流量控制,通过在多路阀旁路回油通道上设置流量检测元件,最终达到控制旁路回油流量为一个较小的恒定值,从而减小旁路损失的目的。
流量检测的方法有两种,一种是如图 1所示的简单的小孔节流。
日本川崎公司制造的 K3V 系列主液压泵及 KMX 系列主阀所组成的系统是典型的负流量控制系统 [7~9], 已得到广泛的应用。
该系统采用的就是小孔节流的流量检测方法,结构简单、易于实现。
另一种是采用射流元件进行流量检测。
日本小松公司 PC-5系列的 OLSS (开中心负荷传感系统 [10],就是利用射流传感器进行流量检测,与负流量控制阀(NC 阀配合使用,完成对液压泵的排量的控制。
图 2为 OLSS 系统的简化原理图 [11]。
系统中 NC 阀 (Negative Control Valve 为负流量控制阀,由射流传感器控制。
NC 阀的出口压力 p i 用于控制变量泵的伺服油缸。
CO 阀(Cut-off valve为压力切断阀,当主泵压力达到设定压力时,泵的排量减到最小。
TCC 阀(Torque Contant Valve为恒扭矩阀。
d图 2 日本小松 OLSS 系统的简化原理图2 正流量控制2.1 工作原理正流量控制是德国力士乐公司上个世纪 80年代的技术。
正流量控制用先导压力直接控制液压泵的排量,先导压力越大,液压泵的排量越大。
图 3为正流量控制的原理图。
系统中利用梭阀组实时地检测各先导控制压力中最高压力作为控制压力送入液压泵变量机构来控制液压泵的排量。
1122, , , a b a b 正流量控制系统的主要特点是操纵手柄的先导压力不仅用来控制换向阀,还用来调节液压泵的排量。
执行元件不工作的时候,液压泵上没有先导压力, 斜盘摆角最小, 液压泵只输出少量的备用流量, 可有效消除空流损失。
操纵先导手柄,则液压先导回路中建立起与手柄偏转量成比例的压力来控制换向阀阀芯的位移和液压泵的排量,液压泵的流量和由此产生的执行元件的工作速度与控制压力成正比,能减少旁路节流损失。
正流量系统具有良好的节能效果,并易于实现对液压泵的控制。
图 3 液压挖掘机正流量控制系统原理图相对于负流量控制系统,正流量控制系统的响应时间更短,流量波动更小,可操作性更好,可提高工作效率约 9%,节油 12%左右,系统的可靠性也更高。
但正流量系统的结构复杂,成本高。
2.2 典型应用德国力士乐公司生产的 A8VSO 系列主泵和 M8、 M9系列主阀可构成挖掘机正流量系统 [12]。
该类系统功能较强,节能效果明显,但需要配备梭阀组,结构较复杂,利用梭阀组选取最大的先导压力进行液压泵的排量控制。
该类系统只能根据先导压力最大的一路阀开度控制液压泵的排量,其他各阀的开度无论大小都不参与控制过程,在各阀同时操作时不能进行流量的叠加。
为了改善正流量控制中液压泵的控制性能,力士乐公司 7M9-25主阀预留了液压泵的电控功能。
每个主阀的先导压力利用压力传感器转换成电信号,微处理器将所有的电信号相加,并通过正比例调节减压阀来控制液压泵的排量,即使所有的执行元件同时动作,也能使液压泵的排量调节到满足系统的要求。
川崎 K3V112DTP 系列主液压泵和川崎 KMX15RA 系列主阀可以组成正流量挖掘机液压系统,该系统一方面根据手动先导压力来得到一个主液压泵的排量值;另一方面通过检测主液压泵出口压力(表征负载大小根据 P–Q 曲线得到主泵的另一个排量值; 然后根据这两个值来调整主泵的排量。
我国三一重工在最新推出的正流量挖掘机中, 采用了专利技术 [13],在挖掘机的不同部位分别安装压力、倾角、位移等传感器,各传感器的检测值均输入控制器,控制器将检测数据与挖掘机在各工况 (挖沟、装车、平整等作业时的相应边界条件(动臂与斗杆之间相对运动的角度、各动作先导油路压力、回转角度、动臂油缸伸缩量等数据进行比较、实时判断、区分当前挖掘机的工作模式,从而准确的控制油量的输出与分配,提高了挖掘机的操作性能、工作效率,并实现了系统节能。
3 负载敏感系统3.1 工作原理负载敏感系统发展于 20世纪 80年代的欧洲, 越来越广泛地应用于中小型挖掘机上,节能效能显著。