【三一挖掘机】液压挖掘机讲座三

多路阀液压系统（中位闭式负载敏感和压力补偿）

一、液压传动存在的问题

液压传动是工程机械理想的传动装置，工程机械的进步和发展依赖液压技术。目前工程

机械是液压工业最大的市场，液压件一半以上用于工程机械，工程机械对液压技术提出了很高的要求，液压技术的发展主要是满足工程机械的需要，液压技术的水平主要体现在工程机械上，例如：液压件的大型化、小型化和高压化等，最高使用压力已达70MPa。工程机械和液压技术两者互相促进共同发展。

因此有必要深入分析液压传动的特点及其存在的问题，工程机械对液压传动所提出的要求，以便进一步提高和改进液压传动的性能。

液压传动通过管道连接传递能量，恰如生物血管，只需管路就能把能量输送到需要的地方。给设计布置上带来了很大的灵活性和方便性，液压传动容易实现各种运动形式，很适合工程机械多处需要动力，多作业装置，实现复杂运动的要求。

液压传动传递的功率密度大（单位体积或单位重量所传递的功率）、结构紧凑、重量轻，适合工程机械强劲有力，重型大马力的要求。

液压传动具有优良的传动性能，传动平稳，易防止过载，调速简单，具有无级变速性能，维修简单，使用寿命长等，能很好地满足工程机械的传动性能要求。

液压传动具有良好的操纵控制性能，液压是机械和电子的接口，电液控制是机电信一体化的关键技术。

但是液压传动存在着不尽人意的不足之处，有的已经改进，还有待解决的问题需进一步动脑筋。在工程机械使用过程中存在着以下需解决的问题。

1.节能要求：适应负载变化提供负载所需要的液压功率（流量和压力），尽量减少流量和压力损失，将节流调速改变为以容积调速为主，特别按负载需要提供负载所需的流量。要

求液压系统能反向吸收作业装置的能量，具有能量再生利用的储能功能。

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2.调速要求：希望操纵阀控制调速时，不受负载压力变化和油泵流量变化的影响，能按人的操纵指示来调速。

3.复合动作操纵要求：单泵供多执行器：当多执行器同时动作时，要求相互不干涉，能够操纵各执行器按所需流量供油。合理地分配流量，实现理想复合动作。

4.液压泵（单泵或多泵）和原动机的匹配问题：能充分利用原动机的功率，保持在发动机最大功率点工作，同时能防止发动机熄火；为了节能，要求液压泵和发动机联合工作在最经济点上。

5.单泵供多执行器压力损失问题：当单泵供几个执行器时，根据帕斯卡原理，系统压力由克服最大负荷所需压力来确定，因此供给负荷较低的油路中，必然存在压力损失，能不能利用电路中变压器这样东西来解决这个问题，人们正在探索。

上述的液压传动存在的问题，需要人们解决，推动着液压技术的发展，其中有些问题已解决，60年代提出了液压传动和控制的新概念——负载敏感（Load Sensing）和压力补偿（Pressure Compensation），就是解决节能、调速和复合动作等的一项技术措施。

二、开中心六通多路阀存在的问题

工程机械初期曾广泛采用六通多路阀，有二条供油路，直通供油路可组成优先油路，中位时直通回油箱进行卸载。并联供油路，组成并联油路。把二种油路采用各种方式组合起来，就构成了复杂多变的工程机械油路。

（一）操纵阀的结构简图和符号图：如图1所示。

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（二）操纵阀的开口特性和调速特性

操纵阀在中位时泵压力油P通过直通油道，通过各阀，最后回油箱T，执行器动作时P →D的阀口逐渐关小，P→A和B→T的阀口逐渐开大，其开口面积变化（方向阀的开口特

其调速是采用旁路节流和进油节流的组合，其调速作用是通过阀杆节流，控制去油缸和回油箱的开口量来实现的，如图2（b）所示。

由于是靠回油节流建立的压力来克服负载压力，因此调速特性受负载压力和油泵流量的

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影响，如图2（c）所示，图中①表示低负载，②表示高负载。当滑阀行程一定，负荷压力增大，去油缸的流量减小，如图2（d）所示。

随着负载压力增加和液压泵流量的减少，阀杆调速的死区（空行程）增大，而阀杆有效调速范围的行程减小，调速特性曲线（流量随行程变化）变陡，阀杆行程稍有变化，流量变化大，使调速操作性能差。这是开式油路的一大缺点。

工程机械工作过程负载压力是不稳定变化着的，液压泵的流量也在不断变化，因此使其调速操作性能很不稳定，操纵困难。而且阀杆操纵力大，由于负荷压力变化引起阀口ΔP变化，液动力变化造成阀杆操纵力改变，操纵力的不规则性，使微调控制更加困难。

开式油路操纵性能另一缺点是：当一泵供多个执行器同时动作时，因液压油是向负载轻的执行器流动，需要对负载轻的执行器控制阀杆进行节流，特别是像工程机械这类机械，各执行器的负荷时刻在变化，但又要合理地分配流量，能相互配合实现所要求复合动作，是很难控制的，操纵性差。

另外开中心直通型油路由于很难控制去各执行器的流量，要适应工程机械各种作业工况的流量分配要求，不得不在多路阀中加上各种控制阀，因此有些工程机械不能采用通用多路阀，而必须采用专用多路阀，其结构很复杂。

总之，这类油路可控性差，司机要精确控制工作装置是很困难的，全靠司机感觉、经验和临场发挥。因此司机操作要求注意力高度集中，其精神负担和心理负担是很重的。

三、初期的负载敏感阀系统

该系统采用四通阀，并联供油。

（一）阀组入口压力补偿流量控制阀

阀组入口压力补偿系统如图3（a）所示。

该负载敏感系统由定量泵、阀组入口溢流阀型压力补偿器、操纵阀杆可变节流器和梭阀网络组成。在四通多路阀组入口处设旁通型压力补偿流量控制阀（又称溢流阀型压力补偿器

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