负荷传感液压控制技术及其在工程机械中的应用
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补偿阀 $ 现在处于一个平衡位置# 并且在该 阀的 阀 芯 开 口 处 形 成 了 一 个 稳 定 的 压 差 " !. % * J 7 4 !) ! !.! ! !#可以得到 " )!. *这说明#无论油缸$的负载压力 ! !如何变化# 补偿阀$上的压降 " 7 都等于油缸 # 与油缸 $ 之间 的压力差 ! " # 这就是补偿阀的压 ! J 7 4 ) -! ! .* 力补偿作用% 通过压力补偿# 使得可变节流控制 阀#$$上的压力降相同&" ! ! !8 " " ). !. @% 根据公式 ! " #通过!个可变节流控制阀的流 ) 量现在只与它们的节流孔面积有关# 并且有如下 的关系&
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万方数据
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通过操纵杆对!个可变节流控制阀进行控制#使得 !个阀块能够实现单独供油或同时向 ! 个油缸供 油%下面对这两种情况分别进行讨论% 2 8 2 !一个油缸单独工作时 所有的操纵杆都处于封闭位置时# 作用在补 偿阀#和压差阀#上的压力均为零% 当需要油缸 # 动作时# 通过操纵杆打开可变 节流控制阀 #% 控制阀 # 一开启# 压差阀 # 首先 打开#8 @ 压力通过压差阀 # 的内部腔道作用在压 差阀 # 的" 端# 来自油缸 # 的负载压力 ! ) 作用到 压差阀 # 的 # 端# 同时 ! ) 还通过压差阀 # 作用到 补偿阀#的$ 端%继续开启控制阀##泵的压力经 过控制阀#后开始在补偿阀#的% 端建立#同时也 传递到 8 @管路中%一旦补偿阀 # 的% 端的压力超 过$ 端压力#推动阀芯移动#补偿阀#开启# 此时 油泵开始向油缸#供油% 这时#泵的 8 @调节器也开始工作# 以保证泵 的输出压力和 8 @压力之间的压力差始终保持在设 定值 " 上 其值等于可变节流控制阀 # !8 # 上的压 @ 力降#它由泵的 8 @调节器预先调定# 而与负载变 化无关%根据流体学中薄壁节流孔的流量公式& ! ! "
方法#找出了 对 模 态 频 率 影 响 较 大 的 设 计 参 数# 并使用该参数进行动态优化# 有效地提高了结构 固有频率#改善结构动态性能% 并且可以了解设 计参数的变化情况对频率变化的影响# 对厂家进 行设计改进提供了有效的参考%
参 考 文 献" ! + ,沃德等$ 白化同等译$ 模态分析理论与实验 + ) J, $北 京&理工大学出版社# ! " " ) $ + ,曹树谦 等 $ 振 动 结 构 模 态 分 析)理 论$ 实 验 与 应 用 ! + ! " " ) $ J, $ 天津&天津大学出版社# + ,马迅等$ 基于有限元法的结构优化与灵敏度分析 + , & 3 $ 西安&机械科学与技术# #! " & , ! " " ! * * % * # ) $ 责任编辑%田利芳" !
Leabharlann Baidu
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& ( ) ) ! " ! . & ( ! ! ) )通过!个可变节流控制阀的 式中!& & )$ !) 流量(
) ) !个可变节流控制阀的节流 ( !( )$ !) 孔面积% 式 ! "说明了一个简单事实& 只要控制各工 ! 作系统动作的可变节流控制阀的节流口面积一经 调定 ! 操纵杆位置给定 " # 各动作间的流量比例关 系便不再受外界干扰而保持不变# 从而保证各个 动作精确地同步% 如果几个控制阀同时开启# 各工作系统所需 的流量将超过泵的最大输出能力# 压差 " !8 @ 的实 际值会减小# 但各可变节流控制阀的压力降仍相 # 因此各工作系统的流量 同 ! ! ! !8 " " @" ). !." 将以同一比例减少# 各个动作间的流量比例关系 依然保持不变%
万方数据
3 !5 7液控系统在工程机械中的应用
8 @液控系统在工程机械中的应用非常广泛# 以挖掘机为例#工作装置主要由动臂$斗臂和挖斗 # 下转第9 : 页$
上半月刊" ! " " # $ " %!
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图@ !泵车结构质量和一阶频率相对于迭代次数的历程图
出#底座部分中# 回转塔的应力变化范围由 ! # $ * #最 大 应 力 由 & ’ # J 7 4变化为 ! , $ &!& * # J 7 4 ! #回转塔台$回转塔座和 & ’ #J 7 4增加到& * #J 7 4 前后支腿 等 其 他 部 分 的 应 力 约 有 几 兆 帕 的 增 加# 臂架系统中# 臂架 #$ 臂架 $ 等部分应力均有所 下降#臂架&上的应力分布由) + $ ) ! & , J 7 4变化 ! 为) #臂架% 上应力增加较大# 应力 + $ * ! ’ + J 7 4 ! 分布由 ) % 臂架 & 和 ,!+ # J 7 4 变为 ) ,!) ’ ’ J 7 4 臂架% 之间与臂架 & 相连的连杆以及与臂架 % 相 连的连杆上的应力均只有几兆帕的增加% 优化后 有限元模型应力分布较合理%
引证文献(1条) 1.兰箭.穆希辉.马振书.杜峰坡.夏辉 负荷传感系统工作原理及分析[期刊论文]-矿山机械 2007(10)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jzjx200608025.aspx 下载时间：2010年3月15日
差阀$的阀芯移向另一端# 进而导致 8 @ 压力通过 压差阀$进入补偿阀$的$ 端#推动补偿阀 $ 的阀 芯移动#使得补偿阀$关闭% 当控制阀 $ 继续开启# 来自油缸 $ 的负载压 力! !作用到压差阀 $ 的 # 端# 同时作用在补偿阀
% 端的压力也逐步上升#一旦这个压力略微超过 $ $ 端的 8 @压力# 会推动补偿阀 $ 的阀芯移动# 使 补偿阀$开启#油泵开始向油缸$供油%
责任编辑%田利芳" !
这些问题#此外# 在不带负荷传感的液压控制系 统中#由于多 余 的 流 量 要 通 过 溢 流 阀 返 回 油 箱# 还会产生不必要的能量损失% 而在负荷传感液压 控制系统中# 泵是按照工作系统的实际需求输出 流量的#如果 外 界 干 扰 产 生 压 力 或 流 量 变 化 时# 系统能立即捕捉其变化# 通过负荷传感回路及时 调节泵的排量# 使得泵的输出流量与各油缸的实 际流量需求实现完美匹配# 整个系统始终处于最 佳工作状态#最大限度地减少能量损失%
万方数据
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负荷传感液压控制技术及其在工程机械中的应用
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数： 余化， YU Hua 河北宣化工程机械股份有限公司研究所,河北,宣化,075105 建筑机械（上半月） CONSTRUCTION MACHINERY 2006，(8) 1次
图) 8 @液控系统原理图
泵的输出压力%由于 8 @调节器上弹簧的预紧力已 调定#使得泵输出的压力和 8 @ 管路中的负载压力 之间的压力差始终保持在一个设定值 " !8 @% 即无 论负载怎样变化# 泵输出的压力总是比负载压力 大" !8 @% 图中的 8 @ 控 制 阀 集 成 了 ! 个 阀 块# 每 个 阀 块内部都包括可变节流控制阀 $ 补偿阀和压差阀 %
4 !结论
对大 型 复 杂 结 构 泵 车 进 行 动 态 优 化 分 析 时#针对设计变量非常多的特点 # 采用灵敏度分析
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 上接第9 利用负荷传感液压控制技术可以圆满地解决 # A 页$ 组成#它们的运动分别受到&组油缸的控制%在实 际作业中#保证油缸的匀速运动以及&组油缸运动 的同步#对于高效率高质量的施工非常重要% 如 果挖掘机上没有安装负荷传感液压控制系统# 而 是泵通过控制阀将油直接输送到相应油缸# 那么 对于一个处于给定位置的操纵杆来说# 流量肯定 要受到相应油缸负载变化的影响# 即如果负载增 大 ! 减小" # 则流量会相应下降 ! 上升 " # 油缸运 动的速度会降低 ! 增大 " % 如要保证油缸运动速度 不变#则操作者必须频繁调整操纵杆的位置# 而 对于需要大臂$ 斗臂和挖斗互相配合同时动作的 情况#要保证它们运动之间的同步就更困难了%
式中!&) ) )节流孔流量( ) )节流孔流量系数( ’ ! ?) ) )节流孔面积( !( ") ) )压力差( !) " ) ) )流体密度% ! 由于可变节流控制阀 # 上的压力降总是保持 # 因此# 只要可变节流控制阀 恒定 ! !." !8 " @" 即操纵杆位置给定 " # #的节流口面积一经调定 ! 流量就不再受负载变化的影响而保持恒定# 即油 缸#的运动速度保持恒定不变% 2 8 3 !两个油缸同时工作时 # 油缸 $ 假设油缸 # 的负载压力 ! " J 7 4 ) .! % 当控制阀 # 完全打开并 的负载压力 ! * J 7 4 ! .) 向油缸 # 供油时# 开始操纵打开控制阀 $% 这时 如 8 @管路中的压力仍然等于油缸 # 的负载压力 ! 果多个控制阀同时打开# 则 8 @ 压力等于压力值最 高的油缸的负 载 压 力 " #即 有 ! # " J 7 4 ) * .! ) .! 并且这个压力也作用于压差阀$的E端上# 推动压
! 收稿日期" ! " " # " & " & ! 通讯地址" 余化! 河北省宣化东升路! )号
7液控系统工作原理 2 !5
图)为一个简化的 8 @ 液控系统原理图# 该系 统主要包括一个带有 8 @调节器的变量泵和一个集 成的 8 @控制阀% 图中所示的变量泵# 其内部结构包括液压泵$ 调节活塞和 8 @调节器% 其工作原理为& 当控制阀 开启#泵开始供油#负载压力通过 8 @ 管路传递到 8 @调节器上弹簧一侧#8 @调节器的另一侧作用着
负荷传感液压控制技术及其在工程机械中的应用
余!化
"河北宣化工程机械股份有限公司研究所! !河北!宣化! # " , * ) " * ! $ 中图分类号"! 文献标识码"$!!! ! 文章编号" % &# % % ’ ) & , $ + ) " " ) * * ’ ! " " # " % " " # ’ " ! !!! !
!!工程机械中许多产品都要求实现多个工作系 统的协调动作# 在用单泵 ! 或一组泵 " 驱动多个 动作的液 压 系 统 中# 有 两 个 问 题 需 要 妥 善 解 决& 一是要解决好单个动作系统工作时的速度控制问 题#具体说就是当操纵杆位置给定时# 无论负载 怎样变化# 相 应 动 作 系 统 的 速 度 都 要 保 持 恒 定( 二是要解决好多个动作系统运动的同步问题# 也 就是当各操纵杆位置给定时# 各动作系统的流量 分配比例保持恒定% 负荷传感 液 压 控 制 ! 8 > 4 ?@ , A / ? C 4 6 D / E 0’ B # 简称 8 " 技术是 一 种 比 较 理 想 的 解 决 9 > : C > D @ 方案 # 它主 要 利 用 负 荷 传 感 和 压 力 补 偿 技 术 # 可用单 泵 ! 或 一 组 泵 " 驱 动 多 个 工 作 系 统# 通 过集成 的 同 步 控 制 阀 # 使 流 量 按 照 需 求 比 例 分 配到各 工 作 系 统 # 且 各 动 作 间 相 互 独 立 # 互 不 干扰 % 德国利 勃 海 尔 公 司 的 F + ) ’和 F + ! ’挖掘 ! 机的液压系统采用了一套 8 系 统 9 @ 8 G ) H I " # 其 实 就 是 一 种 液 8 @ E 5 C > -9 > : C > D @ A : , ; @ B B 控系统 %
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图) 8 @液控系统原理图
泵的输出压力%由于 8 @调节器上弹簧的预紧力已 调定#使得泵输出的压力和 8 @ 管路中的负载压力 之间的压力差始终保持在一个设定值 " !8 @% 即无 论负载怎样变化# 泵输出的压力总是比负载压力 大" !8 @% 图中的 8 @ 控 制 阀 集 成 了 ! 个 阀 块# 每 个 阀 块内部都包括可变节流控制阀 $ 补偿阀和压差阀 %
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