现代化拖拉机负荷传感液压系统

Zhao Jun,Li XiaoWei,Yang Xuesong
(Heilongjiang Bayi Agricultural University Engineering College,Daqing163319,Heilongjiang,
China) Load sensing hydraulic system is not affected by load change,it can supply oil on demand,the system has no excess flow,and has the characteristics of high efficiency and energy saving.The hydraulic suspension,hydraulic output,trailer brake and hydraulic steering system of modern tractors are load sensing systems.The shuttle valve network in the system receives the sensing signal of the load，controls the load sensing hydraulic pump，and obtains three working modes of the pump.The pump-controlled load sensing multi-way valve system is equipped with pressure compensator to ensure good flow control performance.In this paper,the author analyzes and studies these issues,and provides a new generation and upgrade for the hydraulic system of large and medium-sized domestic
tractors.
hydraulic pump,load sensing,tractor
现代化拖拉机负荷传感液压系统
赵军，李霄伟，杨雪松
（黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江大庆163319）
摘要负荷传感液压系统不受负载变化的影响，可以实现按需供油，系统没有多余流量，具有高效、节能的特点。

现代化拖拉机的液压悬挂、液压输出、挂车制动、液压转向系统为负荷传感系统，系统中梭阀网络接受负载的传感信号，对负荷传感液压泵进行控制，获得了泵的3种工作模式。

泵控负荷传感多路阀系统设置压力补偿器，保证各回路有良好的流量控制性能。

文中分别对此进行了分析研究，为国产大中型拖拉机液压系统的换代升级，提供有意义的参考。

关键词液压泵；负荷传感；拖拉机
中图分类号S232.5文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2020.10.013
收稿日期2020-07-27
作者简介赵军（1969-），男，山东人，教授，研究方向：液
压与气动。

文章编号：1673-887X(2020)10-0030-03
现代化拖拉机操纵控制液压系统为变量泵负荷传感系
统，负荷传感液压泵由变量轴向柱塞泵和负荷传感阀组成。

轴向柱塞泵是斜盘式的变量泵，向拖拉机的高压系统如液压
悬挂、液压输出、挂车制动、液压转向等工作部件提供压力油。

负荷传感阀由压力补偿阀和流量补偿阀两个压力阀组成，控
制变量泵的排量，使得输出流量跟随负载需要，达到了节能的
效果。

泵控的负荷传感多路阀系统，实现了相应的功能。

1负荷传感液压泵
1.1液压泵的负荷传感阀
负荷传感阀包括压力补偿阀和流量补偿阀，如图1所
示。

流量补偿阀为低压控制阀，为变量泵的负荷传感阀。

阀的
弹簧端与液压系统的负荷传感油路连接，拖拉机高压系统工
作时，执行装置的工作压力通过传感油路作用于流量补偿阀
的弹簧端，阀的另一端与油泵的输出压力油路连通。

压力补
偿阀为高压控制阀，阀的弹簧端与油箱连通，另一端是与变
量泵的输出压力油路连通。

变量泵的流量取决于泵的斜盘角度，通过流量补偿阀传
感油路的控制压力油调整斜盘角度，从而控制油泵流量。

若
油泵输出压力升至最高压力时，压力补偿阀取代流量补偿阀
调整斜盘角度，以限制变量泵最高安全压力。

变量轴向柱塞
泵与负荷传感阀的连接及油路图如图2所示。

1.2负荷传感液压泵的工作过程
负荷传感液压泵是闭心式负荷传感轴向柱塞变量泵，可
分为低压待机、压力供油、高压待机3种工作模式。

系统所需
的负载流量由执行装置控制阀阀口开度调节，操作变量泵的
压力补偿阀和流量补偿阀，控制泵的输出流量，使其与系统
实际需要流量相等。

A B C765
12D34
A
S
B
C
1.阀体；
2.流量补偿阀芯；3、4、5、6.弹簧；7.压力补偿阀芯
A.与柱塞泵出油口相连；
B.到油泵斜盘控制油缸；
C.到泵体内回油口；
D.
节流口；S.传感信号压力油口
图1负荷传感阀
Fig.1The load sensing valve
A
B
C
A.压力油道；
B.斜盘控制油道；
C.回油道
图2变量柱塞泵与负荷传感阀
Fig.2The variable piston pump and load sensing valve ·农业装备·
30
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1.2.1低压待机
发动机启动之前，压力补偿阀和流量补偿阀两个压力阀在弹簧力作用下，处于关闭状态，斜盘控制油道B与回油道C连通，油泵斜盘在弹簧力作用下保持最大倾角。

当发动机启动瞬间，系统没有油压，阻力很小便于启动。

启动后油泵出口压力逐渐升高，满足低压系统如负载变速、润滑系统供油需要，油泵出口的压力油经油道A作用于流量补偿阀，阀芯移动，油道A与油道B连通，油泵压力油进入斜盘控制油缸，斜盘倾角减小，油泵排量减少。

1.2.2压力供油
油泵压力供油工作状态是向液压输出、液压提升和挂车制动器等工作装置按需供油。

当系统需要供油流量变化，执行装置控制阀开口变化。

操纵控制阀在工作状态的某一位置，引起油路压力变化，经系统负荷传感信号管路传感，作用于流量补偿阀的弹簧端。

流量补偿阀在压力差的作用下，处于开启状态或关闭状态，使油泵的压力油流经油道A与油道B进入斜盘控制油缸，或使油道B与油道C相通，使斜盘倾角变化，改变供油流量大小，使供油流量与负载所需流量向适应。

当输出流量符合系统要求时，斜盘倾角停在工作所需流量位置。

如图3所示。

1.2.3高压待机
高压系统某执行装置运行到行程终端，系统压力升高，压力补偿阀处于开启状态，流量补偿阀两端压差相等，在弹簧力作用下处于关闭状态，油泵输出的压力油经油道A、油道B，进入斜盘控制油缸，克服弹簧力使斜盘倾角减小，油泵流量最小，处于最高压力工作状态。

如图4
所示。

图3油泵压力供油图4油泵高压待机
Fig.3The oil pump pressure supply Fig.4The high pressure standby
of oil pump
2泵控负荷传感系统
泵控负荷传感系统使用变量泵供油，与相关变量控制阀
配合进行调速控制，能实现多种功能的复合控制。

泵的输出
压力与负载压力的压差由流量补偿阀设定，通常为泵最高压
力的2%~5%，泵的压力总比负载压力高出这个压差。

当压差
恒定时，负载压力变大，泵的输出压力也随之增大，系统的效
率提高。

系统所需的负载流量由控制阀的开度控制，依靠流
量补偿阀调节泵的输出流量，使其与系统实际需要流量相
等。

当因某种原因，如负载压力变化、泵转速变化等，引起流
量变化时，油液流经控制阀上的可变节流口产生的压差也跟
着变化，该压差通过系统负荷传感压力信号管路的传感，控
制流量补偿阀动作，操作变量泵的斜盘控制油缸动作，对泵
的排量进行调整，保证压差不变，使得通过控制阀的流量随
开口面积的大小变化，输出流量跟随负载需要，无多余流量
产生，泵提供的压力、流量和负载所需匹配一致，大大减少了
能量损失，工作时产生的热量也更少，系统的效率较高。

3泵控负荷传感多路阀系统
泵控负荷传感多路阀系统中，变量泵通过多路阀与执行
装置相连，多路阀上的可变节流口为工作油口，控制执行装
置的运动速度。

系统执行装置正常工作时，泵的输出压力与
负载压力的压差作用于流量补偿阀，与该阀的设定压差相比
较，控制泵的变量机构工作。

各多路阀的负荷传感回路构成
一个梭阀网络回路，一方面连接每个液压缸，另一方面与流
量补偿阀的弹簧腔连通，通过梭阀网络的选择，将负载最大
回路的负载压力传至流量补偿阀。

为保证多回路负荷传感系
统所有的回路都具有与阀芯位置有比例关系的控制性能，需
要在每个回路上设置压力补偿器，保证各回路有良好的流量
控制性能。

如图5所示。

变量泵12向拖车制动回路、液压悬
挂回路、液压输出回路提供压力油，三条油路的传感压力由
传感油路梭形阀9选择，将最大负载压力引入变量泵的流量
补偿阀。

每个回路的控制阀有独立流量补偿阀，构成阀前压
力补偿，可同时操作多个液压输出，流量补偿阀调节每个液
压输出控制阀的流量，使之不受负载压力变化的影响。

23
1
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G
E
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15
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20
A
B
D
H
1.液压输出控制阀；
2.液压输出优先油路；
3.液压输出传感油路；
4.液压
悬挂电磁阀；5.液压悬挂传感油路；6.到润滑油路；7.液压悬挂油缸；
8.制动传感油路；9.传感油路梭形阀；10.流量补偿阀；11.压力补偿阀；
12.变量泵；13.供油泵旁通阀；14.供油压力传感器；15.到转向油路；
16.转向泵；17.润滑控制阀；18.温度传感器；19.过滤器传感器；20.过滤
器；21.供油泵；22.供油过滤器旁通阀；23.供油过滤器；24.主系统安全
阀;25.制动阀；26.减压阀；27.减压阀总成；28.安全阀；29.到前悬挂油
路；30.低压输出油路；A.高压系统传感油路；B.回油路；C.斜盘控制油
路；D.控制油；E.压力油进油；F.到低压控制系统；G.到液压输出和液压
悬挂控制阀；H.到安全阀油道
图5泵控负荷传感多路阀系统
Fig.5The pump control load sensing multi way valve system
（下转第33页）
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打碎，然后深翻后埋入地下作为肥料使用。

秸秆还田还存在一些问题亟待解决：一是科技支撑能力与转化能力不足。

秸秆粉碎还田机械型号各式各样，部分机械还田效果不佳，收割时留茬太高，严重影响来年的正常耕种；二是秸秆还田不适合无灌溉条件的地块，无灌溉条件的地块，埋入地下的秸秆不易腐烂。

太原市北部干旱地区由于降水量偏少，埋入地下的秸秆腐熟不彻底，来年播种时容易造成缺苗断垄现象，影响粮食产量；三是受传统观念思想影响，农民乱丢、乱弃、乱放的陋习仍然存在，个别农户对秸秆综合利用工作不理解、不支持，逐步提高全社会对秸秆综合利用的意识和自觉性尤为重要。

3农作物秸秆综合利用合理化建议
农作物秸秆综合利用是一项关系到治理大气污染、保护城乡生态环境和改善农民生产生活方式的重要项目，需要全社会共同努力，为解决和推动项目的实施出谋划策，打造生态宜居的美丽乡村。

3.1加快秸秆综合利用的产业化发展
农民是单个的个体，依靠每个农民采取自律的方式收集和利用秸秆是不现实的。

突出宣传秸秆利用的利益，激发农民的积极性，变秸秆被动利用为主动利用，减少秸秆禁烧工作人员与农民的矛盾，实现社会效益和经济效益的双丰收。

政府应积极进行政策引导，拓宽秸秆利用渠道，鼓励有条件的企业和个人进行投资，给予必要的政策和资金扶持。

3.2推行统一的秸秆机械化作业标准
目前，秸秆的收割和还田基本都实现了机械化作业，但存在着作业标准不统一、不科学的现象，秸秆收割留茬高度不一。

各地应根据实际情况，经过科学计算，统一制定秸秆收割机械作业标准，如：留茬高度、还田后翻地的深度等，最大限度地减少对农业生产的影响。

3.3建立秸秆收、储、运服务体系
秸秆综合利用除直接还田外，还要对秸秆进行打捆、运输、存储和加工等，因此需要建立完善的收、储、运和加工体系。

政府加强对收、储、运和加工等各个环节的政策和资金扶持，建立正规的收割、运输队伍和规范的储存场地，高效有序地完成秸秆收储，促进秸秆后续利用工作的顺利开展。

3.4加强农民的宣传教育和培训工作
提高农民的思想觉悟和大局观念，加强对农民的宣传和培训工作，改变农民传统的思想观念，增强农民的环保意识，使秸秆综合利用工作深入人心，变被动接受为主动实施，变抵触和不理解为自觉的支持和配合，把综合利用变为农民的自觉行动。

3.5推动校企联合研发新技术，转化科研成果
加快秸秆综合利用新技术的研发，促进科技成果转化，用技术占领市场。

扶持个人和企业建立农作物秸秆的配套产业，增加和延长下游产品产业链的开发，建立完整的产业链，实现秸秆综合利用产业化发展。

泵控负荷传感系统具有良好的功率跟随能力，但在一个工作循环里，多个执行装置负载压力高低不同，同时工作时，仍存在较大功率损失。

以两个执行装置工作为例，其功率损失为：
P=△pQ=（P p-P L1）Q L1+（P p-P L2）Q L2.（1）式中：P p——
—泵的输出压力，由梭阀网络选择为负载最大回路压力；P L1和P L2——
—负载压力；Q L1和Q L2——
—各回路的负载流量。

可见，工作负载相差越大，功率损失越大。

4结论
拖拉机液压系统负荷传感变量泵及其组成的多路阀系统，取代原有的标准液压系统，能够实现良好的功率跟随控制，使得压力、流量与负载的需要相一致，改善了多路阀系统同时操作的性能，保证多回路负荷传感系统的所有回路都具有比例控制功能，具有高效、节能、智能化的特点，适宜国产大中型拖拉机液压系统的换代升级，符合当今液压系统的发展方向。

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