负载敏感泵的变量响应特性对挖掘机性能的影响
负载敏感控制在掘进机液压系统中的应用
负载敏感控制在掘进机液压系统中的应用作者：张世毅来源：《中国科技博览》2014年第01期[摘要]掘进机行走、油缸系统采用恒功率、压力切断、负载敏感单泵控制系统，其控制阀采用负载敏感比例多路换向阀。
行走回路为恒功率控制，实现行走快速调动、工进钻进；油缸回路为负载敏感控制，实现油缸升降、回转等动作。
[关键词]掘进机；恒功率；压力切断；负载敏感中图分类号：TD421.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-010 概迹半煤巷道掘进机是煤矿采准巷道的掘进设备。
从20世纪70年代我国开始自行研制，至今已有30余年。
在这30余年中，在广大工程技术人员的努力下，我国自主研发的掘进机已经达到国际先进水平，并形成从小型掘进机到大型掘进机系列产品，从而提高了我国掘进机械化水平。
掘进机控制系统除切割部为电控外，其行走、装运、油缸各部均采用液压控制。
然而目前掘进机液压控制系统基本都采用恒流量系统或恒压系统，其能量损失大，导致系统发热较大，使其故障频发。
1 液压系统三种基本供油方式1.1 恒压系统（节流控制）（见图1）该系统由一定量泵1供油，通过供油节流口2对执行元件供油，多余的流量通过限压阀4旁通回油箱。
1.2 恒流量系统（见图2）该系统由一定量泵1供油，通过执行元件的流量由三通流量调节阀6决定。
三通流量调节阀阀芯的位置由可调节流口5处的控制压差AP确定。
多余的流量直接通过三通流量调节阀⑥中的通道返回油箱。
泵总是在执行元件的压力加上控制压差AP下工作。
图1 恒压系统图2 恒流量系统1.泵2.节流阀3.溢流阀4.限压阀5.节流阀6.调节阀1.3 变量泵系统（见图3）该系统使用1台变量泵，在可调节流口处产生的控制压差AP控制组合式压力/流量控制器，该控制器有作用于泵的调节装置。
于是，泵就调整到它只提供所需流量（执行元件所需流量+泄漏量），并且总是在执行元件加控制压差AP下工作。
与恒压系统比较，恒流量系统具有较少的压力损失，通往执行元件的流量越接近供油流量，损失越小。
负载敏感控制系统在掘进机上的应用
（1. Institute of Mechanical Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China； 2. Taiyuan Mining Machinery Group Co. ，Ltd，Taiyuan 030009，China）
nP = 5 时，Zb / Za ≤3. 32 nP = 6 时，Zb / Za ≤2. 64 内齿圈输出式封闭行星齿轮减速器末级采用定
的经济损失。减速器整体法兰悬挂安装，转矩输出 齿圈用圆锥辊子轴承短间距支撑的结构，刚性较差， 容易变形，一般橡胶旋转油封密封效果较差。
图 1 所示内齿圈输出式封闭行星齿轮减速器采 用两道密封，外 密 封 防 环 境 介 质 渗 入，内 密 封 防 渗
（ 上接第 26 页）
内齿圈输出式封闭行星齿轮减速器多用于油、
由于末级行星轮系的承载能力决定整个减速器 水、固体介质或上述介质的混合环境中，设备的可靠
的承载能力，为了满足大承载能力的要求，末级行星 性要求高，包括密封失效的任何故障都将造成较大
轮系行星齿轮个数np 一般采用 5 或6 个。为了保障 行星轮间的邻接条件，齿数比 Zb / Za 应满足：
目前，悬臂式掘进机的行走、装运系统及喷雾除 尘机构都采用液压控制，且大多采用恒流或恒压控制 液压控制系统，因此研究高效节能的措施势在必行。 1 负载敏感控制工作原理
图 1 为负载敏感控制系统原理示意图。通过传 感器检测出负载的变化，自动调节系统流量，使补偿 阀前后的压差保持恒定，使系统流量始终与所需流 量一致。
末级行星轮需要采用不均布结构时，应尽量减少不 形后对轮毂斜面和浮环端面施力压紧，实现密封。
力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统
力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统主要内容介绍了力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统组成及其工作原理、特性。
重点分析了多路阀液压系统、液压泵控制系统、各主要液压作用元件液压回路及多路阀先导操纵系统等。
目前液压挖掘机有两种油路: 开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统, 我国国产液压挖掘机大多采用”开中心”系统, 而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用”闭中心”系统。
闭中心具有明显的优点, 但价格较贵。
国内厂家对开中心系统比较熟悉, 而对闭中心系统不太了解,因此有必要来介绍一下闭中心系统, 本文重点分析力士乐闭中心负载敏感压力补偿(LUDV) 挖掘机油路。
LUDV 意为与负载无关的分配阀。
LUDV系统力士乐挖掘机液压系统可以看作由以下4 部分组成:①多路阀液压系统(主油路) ;②液压泵控制液压系统(包括与发动机综合控制) ;③各液压作用元件液压子系统, 包括动臂、斗杆、铲斗、回转和行走液压系统, 还包括附属装置液压系统;④多路阀操纵和控制液压系统。
LUDV系统是力士乐等公司在改进负荷传感技术的基础上发展起来的，它是不受负载影响的流量分配系统，它将常开式压力补偿改为常闭式，泵所提供的流量与负载所需相匹配，避免了不必要的空流和节流损失。
即使泵的流量小于系统复合动作所需的流量，各动作的相对速度也不会发生变化，从而保证动作的协调性，避免动作冲击。
1 多路阀液压系统多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路, 它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式, 决定了液压挖掘机的工作特性。
力士乐采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理见图1 (因换向阀不影响原理分析, 故未画出) 。
图1 挖掘机力士乐主油路简图挖掘机力士乐主油路由工装油路和回转油路二个负载敏感压力补偿系统组成。
1.1 工装油路工作装置和行走油路(除回转外) 简称工装油路,用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿(LUDV)系统, 具有抗饱和功能。
挖掘机负载敏感系统分析
挖掘机负载敏感系统分析丘伟平【摘要】Load sensing system in closed center of excavator has the advantages of superior control and energy sav-ing performance, and it is increasing favor by the majority of users. The working principle, composition, characteris-tics of load sensing system in closed center of excavators are introduced in this paper. Besides, the hydraulic control system of the multi-way valve and the pump is focused on.%介绍了挖掘机闭中心负载敏感系统组成及其工作原理、特性。
重点分析了多路阀压力补偿液压系统和液压泵控制系统的工作原理和特性。
【期刊名称】《流体传动与控制》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P6-8)【关键词】挖掘机;闭中心;负载敏感系统;理论分析【作者】丘伟平【作者单位】龙工上海精工液压有限公司上海 201612【正文语种】中文【中图分类】TH137传统的挖掘机液压系统总有一部分液压油通过溢流阀溢流，不仅能量损失，还造成系统发热升温。
挖掘机工况多变，各工作装置所受负载各不相同，各个工作装置不能按需求同时起步，速度发生改变，复合动作难以实现。
随着时代的发展，对挖掘机的性能（特别是节能和可操作性方面）要求也进一步提高，闭中心负载敏感系统的优点日益受到青睐。
闭中心负载敏感系统具有优越的节能和控制性能，不受负载影响的流量分配系统，液压泵所提供的流量与负载所需相匹配，避免不必要的能量损失。
挖掘机负载敏感主阀整机调试问题解决
《装备维修技术》2021年第6期—387—挖掘机负载敏感主阀整机调试问题解决刘美英 肖 刚 聂文磊（江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司，江苏 徐州 221004）引言我国现在还属于发展中国家，建设现代化强国是我国一成不变的宗旨，发展综合国力当然少不了工程建设，而建设工程上最常见的重型机械就是挖掘机。
负载敏感控制技术应用在挖掘机上，不但增强了挖掘机的操作性能，也提高了工作效率。
负载敏感控制系统可以同时控制多个液压系统工作，很大程度上简化了操作系统的回路，使得操作更加精准稳固，且大大降低了油耗和成本。
1、挖掘机负载敏感控制的原理负载敏感控制技术通过引入负载压力信号，反馈至液压系统，实现主泵的输出流量控制，在液压系统中增加压力补偿阀，使液压系统流向执行元件的流量与其负载无关，只与主阀控制阀芯的开度有关。
根据补偿阀与主阀控制阀芯的位置不同，可以将负载敏感系统分为阀前补偿负载敏感系统和阀后补偿负载敏感系统，本文所研究的是阀后补偿负载敏感系统的挖掘机主阀。
根据流量公式可知，通过控制阀节流口的流量与节流口的面积和节流口前后压差有关，如果控制阀节流口前后的压差为常数，则流经节流口的流量只与阀口开度有关。
在负载敏感系统中，两个工作联的控制阀芯同时开启时，压力补偿阀可以保证两个控制阀阀芯节流口前后的压差相等，实际工作时，压力补偿阀可以用来对负载压力低的工作联实现补偿功能，保持主控制阀芯两端压差恒定，从而系统能实现流量分配与负载无关，只与控制阀阀口的开度有关。
实际上，若要压力补偿阀实现以上所说的补偿功能，即补偿阀可以实现系统阀流量分配只与控制阀节流口的开度有关的前提条件是，系统流量处于非饱和状态，即各元件所需的流量之和小于主泵的供油流量。
当主泵的供油流量小于系统中各元件所需的流量之和时，主泵本身的输出压力降低，对于负载大的主阀所对应的压力补偿器全开，从而失去补偿功能。
如何使负载敏感液压系统在流量饱和状态下，依然能够实现系统对各工作联的流量分配与负载无关，而只与控制阀芯节流口的开度有关，即如何实现系统的流量抗饱和性，是一个需要解决的重要问题。
负载敏感系统测试及特性分析
负载敏感系统测试及特性分析
郝鹏;何清华;张大庆
【期刊名称】《中国工程机械学报》
【年(卷),期】2006(004)003
【摘要】负载敏感系统是液压系统节能控制的主要环节之一.对一具有负载敏感系统的挖掘机在不同工况、不同负载压差,以及不同操作动作下泵的出口压力、流量进行了测试,分析了负载敏感系统工作特性,提出了压差的设定值应随负载的大小按正比例调节,以提高系统对负载的跟随性并减少波动.在标准负载工况下,压差设定为1.7 MPa 时,系统工作比较理想.
【总页数】5页(P317-321)
【作者】郝鹏;何清华;张大庆
【作者单位】中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,机电工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TH13
【相关文献】
1.蓖麻收获机负载敏感驱动系统动态特性分析及优化 [J], 赵华洋;吴晓强
2.定量泵负载敏感系统中三通流量阀的阻尼特性分析 [J], 罗艳蕾;张明磊;徐乔
3.挖掘机阀前补偿负载敏感系统特性分析 [J], 胡鑫乐
4.负载敏感多路阀LS卸荷油路特性分析 [J], 刘伟
5.一种大流量小压差高效负载敏感多路阀特性分析与研究 [J], 杨飞;刘彬;王晓虎;徐翊杰;谢欣武
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挖掘机多路阀详解(1)
挖掘机多路阀详解(1)多路阀是工程机械液压系统中的重要组成部分，它决定了液压泵向各液压作用元件的供油路线和供油方式，以及多液压作用元件同时动作时的流量分配和复合动作的实现。
为了更好地满足工程机械的性能要求，不少工程机械采用专用多路阀，专用多路阀的液压系统应该由了解和熟悉工程机械的主机厂来设计。
液压系统原理图设计好后，多路阀的结构设计和工艺制造设计可由主机厂委托液压件厂来生产制造。
工程机械多路阀液压系统大致可分为两大类：开中心直通六通阀系统和闭中心四通阀（负载敏感阀）系统。
多路阀各阀之间油路连接方式主要是液压泵压力油向各阀供油连接方式，供油方式不同则多路阀阀杆同时动作，实现多液压动作元件复合动作时，其运动特性和力学特性不同。
多路阀内阀杆油路连通基本方式有串联式、并联式、优先式（串并联）三种。
串联式油路的特点是前联换向阀的回油口和后联换向阀的进油口相连，可以实现两个和两个以上液压动作元件同时动作。
但是挖掘机一般都在重负荷下工作，为了使结构紧凑，减轻重量，每个液压作用元件都按液压泵压力设计，不允许两个液压元件串联工作，因此串联油路目前在挖掘机上不采用。
并联式油路的特点是液压泵出口压力油并联供给各阀杆，各阀回油并联回油箱。
多路阀杆同时动作时，泵供油首先进入负荷压力最低的液压元件，负荷高的液压元件由于压力低不能动。
要实现多液压元件同时动作，必须通过低负荷阀杆节流，提高系统油压，通过各阀杆开口量控制去各液压元件的流量来实现同时动作时的调速。
因此并联方式要实现复合动作，须有高超的技术。
但是不稳定，随各液压元件负荷变化情况和发动机转速等因素变化。
可以说该油路实现同时复合动作较困难。
优先式油路（串并联式）的特点是将两种油路的优点结合起来，实现了同时复合动作的目的。
在该油路中，液压泵出口压力油先经过优先阀，再分别向各阀杆供油，各阀回油并联回油箱。
当多个液压元件同时动作时，优先阀会先将油流导向优先级高的液压元件，再将多余的油流导向优先级较低的液压元件，从而实现了同时复合动作的目的。
负载敏感变量泵的动态特性研究
负载敏感变量泵的动态特性研究作者：王瑜来源：《科技风》2019年第06期摘;要：本文根据负载敏感变量泵的工作原理分析其动态特性的影响因素，利用AMESim 建立了负载敏感液压系统的模型，进行仿真研究。
研究表明，负载敏感阀的弹簧刚度、阀芯直径和变量活塞的弹簧刚度、阀芯直径对负载敏感变量泵的动态响应起着重要作用。
对理解、使用和设计负载敏感泵都有一定的参考价值。
关键词：液压技术;负载敏感技术;负载敏感变量泵系统;AMESim仿真液压传动具有无级变速、传动环节少、操作简单、对外界载荷适应能力强和易于实现自动化控制等优点，被广泛地应用。
但液压传动能量损失大，效率低，是其系统的一大缺陷。
[1]为了解决此问题，人们提出许多解决方法，负载敏感技术就是其中之一。
负载敏感技术是指系统能够按照负载的需求来控制泵输出压力与流量，使液压系统效率提高，增加其使用寿命。
[2]负载敏感技术有阀控与泵控两种，泵控负载敏感系统主要依靠负载敏感变量泵完成相应工作，本文主要分析该泵的工作原理與动态特性的影响因素。
1 负载敏感变量泵工作原理负载敏感变量泵的工作原理如图1所示，由变量泵、负载敏感阀、恒压阀和变量活塞等组成。
负载敏感变量泵根据负载所需的压力;P;L;调节恒压阀与负载敏感阀的阀芯的位移，使变量活塞受力发生变化，进而改变泵的排量，实现泵的输出压力;P;P;、输出流量与负载的压力;P;L;、流量相匹配。
负载敏感变量泵中的恒压阀2控制优先级高于负载敏感阀1的控制优先级。
负载敏感变量泵有三种状态：待机状态、正常工作状态和过载状态。
（1）待机状态，节流阀5处于关闭状态。
负载敏感阀1和恒压阀2的阀芯在弹簧作用下处于左位，变量泵4的出口压力油进入变量活塞3的两腔，推动变量活塞3，从而减小泵斜盘倾角，使得泵的排量减小到最小值，泵出口压力;P;P;降到与负载敏感阀1中调整弹簧预紧力相等的值。
变量泵输出一定的流量，用于补偿泵自身的内泄漏。
（2）正常工作时。
装载机转向负荷敏感型变量柱塞泵压力特性仿真
液压・液力ＨｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｓａｎｄＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ第３７卷２００６年９月工程机械装载机转向负荷敏感型变量柱塞泵系统能自动将负载所需压力或流量变化信号反馈到泵的变量控制机构，使其压力和流量参数发生变化，只向系统提供负载所需的液压功率，能最大限度地减少功率损失，提高原动机的能量利用率。
装载机转向变量液压系统中的核心部件是变量柱塞泵，它的动态特性影响着整个转向液压系统的动态特性。
通过计算机仿真来研究变量泵的动态特性不仅节约研制成本、缩短研发周期，而且可为设计、改型及技术特征分析提供实用、有意义的参考。
１变量控制原理装载机转向变量系统的液压原理如图１所示，泵的主要参数为：排量５６ｃｍ３／ｒ，转速（６００～２４００）ｒ／ｍｉｎ，额定工作压力２１ＭＰａ。
它由溢流阀１、差压节流孔２、压力补偿阀３、流量补偿阀４、控制柱塞５、转向器简化节流孔６（敏感阀）、斜盘７、柱塞泵８等组成。
未转动方向盘时，转向器的阀芯与阀套无相对转动，转向器处于中位，流量补偿阀４处于右位工作，泵处于低压卸荷状态。
当沿某一方向转动方向盘时，敏感阀口６与负载连接，并将负载压力反馈给流量补偿阀４，而敏感阀口６的开度与方向盘的转速成正比。
如果减小方向盘转速，即减小敏感阀口６的开度，在开度减小的瞬时，泵的流量保持不变，造成阀４两端的压差增大。
于是，阀４的阀芯在液压力的作用下朝左运动，使阀４工作在右位工作时开度增大，导致控制柱塞５朝下运动，从而推动斜盘７沿逆时针方向转动，减小泵的输出排量，直到与阀口６的需求流量相匹配。
如果工作压力小于系统的额定压力（溢流阀１的调定压力）时，溢流阀无流量通过，因而差压节流孔２前后无压差，此时压力补偿阀３在弹簧力的作用下处于左位。
一旦系统的压力升高（如达到转向极限位置），超过溢流阀１的调定压力，溢流阀开启有流量通过，差压节流孔产生压差。
若压差大于压力补偿阀３的弹簧预调定压力，则阀３的阀芯在液力的作用下朝左运动，使阀３工作在右位，于是控制柱塞５的无杆端进入压力油，活塞杆朝下运动，推动斜盘７沿逆时针方向转动，使泵的排量下降，直到几乎为零，从而有效减小了系统的高压溢流损失，同时也保护了系统元件。
液压挖掘机多路阀同步性能负载敏感性分析
Chenmical Intermediate当代化工研究2016·081综述与专论液压挖掘机多路阀同步性能负载敏感性分析ＯＯ旷水章（湖南交通工程学院ＯＯ湖南ＯＯ421009）摘要：传统负流量控制多路阀进行复合动作时，其各分支输出流量受负载压力影响较大，有动作协同性差的不足点，出于这一现象，搭建了负流量控制多路阀数学模型，对其负载敏感性进行了仿真分析，找到了影响其同步性能的敏感因素。
关键词：液压挖掘机；多路阀；同步性能基金项目：湖南省教育厅高等学校科研项目(15C0494)、湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目(634)中图分类号：Ｔ 文献标识码：ＡLoad Sensitivity Analysis of Hydraulic Shovel Multitandem Valve Synchronous PropertyKuang Shuizhang(Hunan Traffic Engineering College, Hunan, 421009)Abstract ：When the traditional negative flow control multi-way valve takes the composite moves, its output flow of each branch is influenced greatly by the loading pressure and has the shortcoming of weak action synchronicity. In order to solve this problem, we establish themathematical model of negative flow control multi-way valve and take simulation analysis of its loading sensitivity, besides, we find out the sensitive factors influencing the synchronization performance.Key words ：hydraulic shovel ；multitandem valve ；synchronous property引言伴随改革开放的继续推进，工业现代化继续深入，社会对工程机械的资源有效率和工作性能等提出了进一步的需要。
负载敏感泵动态研究
负载敏感泵动态研究
胡全义;李宇鹏;岳修凡
【期刊名称】《流体测量与控制》
【年(卷),期】2024(5)1
【摘要】负载敏感泵可根据系统负载大小自动调节输出流量和输出压力,具有良好的节能效果。
但是负载敏感泵在使用过程中容易产生震荡,有时甚至产生不稳定现象。
为了更好地应用负载敏感泵,以负载敏感泵为研究对象,对其工作状态理论进行分析。
建立相应的数学模型,求出其控制过程中的开环传递函数,搭建负载敏感泵的AMESim软件仿真模型。
通过动态响应分析,得出旁路阻尼孔直径、负载敏感阀弹簧刚度、阀芯直径、旁侧阻尼孔直径等参数对负载敏感泵动态响应的影响。
适当改变这些参数,可使系统响应速度加快,从而更快地达到平稳状态。
【总页数】6页(P1-6)
【作者】胡全义;李宇鹏;岳修凡
【作者单位】华北水利水电大学机械学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.挖掘机负载敏感泵的AMESim动态仿真研究
2.基于AMESim负载敏感变量泵动态性能研究
3.矿用负载敏感变量泵动态性能研究
4.负载敏感变量泵的动态特性研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
负载敏感变量泵的动态特性研究
负载敏感变量泵的动态特性研究液压传动具有无级变速、传动环节少、操作简单、对外界载荷适应能力强和易于实现自动化控制等优点，被广泛地应用。
但液压传动能量损失大，效率低，是其系统的一大缺陷。
为了解决此问题，人们提出许多解决方法，负载敏感技术就是其中之一。
负载敏感技术是指系统能够按照负载的需求来控制泵输出压力与流量，使液压系统效率提高，增加其使用寿命。
负载敏感技术有阀控与泵控两种，泵控负载敏感系统主要依靠负载敏感变量泵完成相应工作，本文主要分析该泵的工作原理与动态特性的影响因素。
1 负载敏感变量泵工作原理负载敏感变量泵的工作原理如图1所示，由变量泵、负载敏感阀、恒压阀和变量活塞等组成。
负载敏感变量泵根据负载所需的压力PL 调节恒压阀与负载敏感阀的阀芯的位移，使变量活塞受力发生变化，进而改变泵的排量，实现泵的输出压力PP、输出流量与负载的压力PL、流量相匹配。
负载敏感变量泵中的恒压阀2控制优先级高于负载敏感阀1的控制优先级。
负载敏感变量泵有三种状态：待机状态、正常工作状态和过载状态。
（1）待机状态，节流阀5处于关闭状态。
负载敏感阀1和恒压阀2的阀芯在弹簧作用下处于左位，变量泵4的出口压力油进入变量活塞3的两腔，推动变量活塞3，从而减小泵斜盘倾角，使得泵的排量减小到最小值，泵出口压力PP降到与负载敏感阀1中调整弹簧预紧力相等的值。
变量泵输出一定的流量，用于补偿泵自身的内泄漏。
（2）正常工作时。
启动负载敏感变量泵，变量泵4提供压力PP 小于负载所需压力PL，负载敏感阀1的阀芯右移，阀口开度逐渐增大，变量活塞3右侧的油液流回油箱，变量泵4的斜盘倾角变大，从而排量增大。
当泵完全启动后，泵的出口压力及流量会随着负载的变化而变化。
负载PL稳定时，负载敏感阀1受力平衡时，方程为：式中：A——负载敏感阀的弹簧腔压力油作用面积，Fs——弹簧预紧力。
当PL减小，ΔPFs/A，负载敏感阀1的弹簧作用力产生的压力大于负载压力，从而推动负载敏感阀1的阀芯向左移动，阀口开度减小，变量活塞3右侧流回油箱的油液减少，压力逐渐增大，从而使斜盘倾角减小，泵出口压力与排量减小，直到负载所需求的压力。
负载敏感变量泵在装载机液压系统上的应用与节能分析
３ 负载敏感变量泵在 Ｚ ５ Ｌ ０装 载机 工 作装 置 液 压 系统 上 的节 能分 析
分 析 的设定 条件 ： 的机械 损失 、 泵 容积 损失 以及 各 执行 元件 的功 率损 失不 作为本 文 的分析 内容 ，本 文 主要 分 析 Ｚ ５ 载机 工作 装 置 液压 系 统在 不 同工 Ｌ ０装
｝基金项 目： 太原市大学生创新项 目（ ９２ ０ ２ ０ １２ １ ） 收稿 日期 ：０ ９ ０ — ７ ２０ — ９ ０ 作者简介 ： 李晶洁（ ９ ３ ） ， １ ８ 一 女 研究生 。
的油 液经 过压 力 补偿 阀 ３４进 入变 量 油缸 ３３的无 ＿ ＿
杆 腔 ，使变 量油 缸 ３３的活塞 向左 运动 的 同时带 动 ．
１ 负载敏 感 变量 泵 的节 能 原理
Ａ０ Ｓ １Ｖ Ｏ系列负载 敏感 轴 向柱塞变 量 泵 的控 制 原 理如 图 １ 示 ：负 载敏感 变 量泵 ３由变 量泵 ３ 所 ． ２
与集成 在变 量泵 ３２ 的负 载敏感 控制 阀 ３５ 压 力 ．上 ．、
图 １负载 敏 感变 量 泵 控 制原 理 图
变 量泵 ３ ． ２的斜 盘 向排量 减小 的方 向运动 ，变量泵 ３２的排 量急剧 下降 ， ． 直到几 乎为零 。
因此 ， ０ Ｓ Ａ１Ｖ Ｏ系列 负 载 敏感 变 量 泵 驱 动液 压 系 统 时 ， 统不 存在 溢 流损失 。虽然 系统 的节流 损 系
失依 然存 在 ，但 由于节 流 阀两端 压差 恒定 且较 小（ 由负 载敏 感 控制 阀 ３ ． ５弹簧 压力 设 定 ）因此 系 ， 统 的节 流损失 很小 。
第 ｉ 总第 ３ 期） 期（ ８
２ １ 年 １月 ００
流体 动与 控副
负载敏感控制技术在詹阳挖掘机上的应用
２ 负 流 量 控 制 原 理
负流 量控 制 的本 质是 一 种 恒 流量 控 制 。基 本
技术熟练程度要求比较高。
Hale Waihona Puke 原理 ， 如图 １ 所示。
３ 负载敏感控制原理
负载敏感技术就是将负载所需的压力、 流量与泵
源的压力流量匹配起来 以最大程度提高系统效率的
中图分类号 ：Ｄ ２ Ｔ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ７ ４ １ （０ １ ０ — ０ ３ ０ １０ — ４ ４ ２ １ ）６ ０ ５ — ２
Ｌｏ ｄ ｓｎ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌｔｃ ｎ ｌｇ ｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｏ ａ ｇ ｅ ｃ ｖ ｔｒ ａ ｅ ｓｎ ｏ ｔｏ ｅｈ ｏｏ ｙ ａ ｐｉ ｔ ｆＪ ｎ ｙ ｎ ｘ ａ ａ ｏ ｃ ｏ
受负载影响大 ， 能性 和操纵性 之间的矛盾 不可协 节 调…。进入 ２ 世纪 ９ Ｏ Ｏ年代 ， 为克服六通多路阀结构 的缺点 ， 进一步提高挖掘机的节能性和操纵性 ， 基于 四通多路 阀的负载敏感技术在挖掘机上的应用逐渐 增多。负载敏感控制系统可 以采用单泵同时对多个 液压元件进行控制 ， 大大简化液压回路 。它与载荷无 关， 不仅易于操纵 ， 而且微动控制特性很好。其最大 的特点就是根据负载所需要 的压力和流量来调节泵 的输 出压 力 和流量从 而达 到节 能 的 目的 Ｊ 。
ｈ ｓ ａ ｂ ｉｈ ｅ ｕｕ ｅ ａ ｒｇ ｔｒｆ ｔ ｒ ． Ｋｅ ｒ ｓ：ｎ ｇ ｔ ｅ ｆ ｗ ｃ ｎ ｒｌ ｏ ｄ ｓ ｎ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒｌ ｙ ｒ ｕｉ ｘ ａ ａｏ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ａｉ ｏ ｏ ｔｏ ，ｌ ａ ｅ ｓ ｏ ｔ ，ｈ ｄ ａ ｌｃ ｅ ｃ ｖ ｔｒ ｖ ｌ ｎ ｏ
负载敏感技术在推土机上的应用分析
负载敏感技术在推土机上的应用分析李福生;张媛【摘要】基于推土机铲刀升降回路液压系统的原理,从负负载工况下的系统压力、流量特性,回油背压理论与应用的必要性,以及系统在低压待命、高压保持2种极限状态下的系统特性等方面,尝试对负载敏感系统特定工况下的应用特性进行全面分析,并从节能角度介绍了当前业界的相应技术方案,以期对相关工程技术人员全面正确认识与应用负载敏感系统,探索新的节能理论和方法提供启发.【期刊名称】《建筑机械（上半月）》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】3页(P65-67)【关键词】推土机;负载敏感【作者】李福生;张媛【作者单位】上海兰石重工机械有限公司研究院,上海 201108;上海兰石重工机械有限公司研究院,上海 201108【正文语种】中文【中图分类】TH137液压系统的主要参数有压力、流量以及它们的乘积功率等，与此对应的典型变量模式是恒压变量、恒流变量及恒功率变量。
其余变量控制模式多为基于这3种典型模式的复合与延伸，例如本文所述的负载敏感系统即是一种复合控制模式。
负载敏感系统输出的流量和压力能够自动适应负载的需要，是一种功率适应性系统，可大幅度提高液压系统效率。
其以卓越的节能表现，尤其在工程机械领域受到了业界的广泛推崇。
不过，对于变量系统在特定工况下的实际压力及流量特性包括节能表现，集中分析的并不多见。
雷秀在其《液压系统能量损失及节能对比分析》［1］一文中指出系统功率损失计算统计公式及定变量系统效率对比结果，徐绳武在其题为《发展我国经济型、集成式开式油路泵控系统》［2］一文中，对负载敏感系统的优缺点及一般系统特性进行了全面剖析，并将负载敏感系统的流量检测与压力补偿功能分离，独创性的提出开式恒压泵控系统发开的卓见。
本文将依托推土机铲刀升降控制回路，对负载敏感系统特定工况下的系统特性及节能表现展开论述，深化理解负载敏感系统在特定工况下的工程应用实践，显然很有必要。
推土机铲刀升降液压系统的工作原理如下：有杆腔进油，铲刀抬起，完成卸载；无杆腔进油，铲刀下降，完成快速着地后的浮动或切土动作。
负载敏感液压挖掘机作业循环时间建模与优化
( ( (
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１ ） （
)
其中
ｐ ′ ＝ｐ ｐ Δ ｍａ ｘ－ Ｌ Ｃ — — —流量系数 ｄ
２ Ａ — — —多路阀开口面积， ｃ ｍ ３ — — —流体密度， ｋ ｇ ／ ｍ ρ
２ ｉ ｎ６ ０ ０ ０ Ｃ Ａ ｐ ，Ｑ Ｑ Δ ｄ Ｖ ｍ ａ ｘ－ ｍ ｍ ρ ｐ ） ≤ｐ （ ｐ ｕ ｍ ｐ ０ ２ ６ ０ Ｎ ｉ ｎ６ ０ ０ ０ Ｃ Ａ ｐ ， － Ｑ Δ ｍ ｄ Ｖ ｍ ｐ ρ Ｑ （ Ａ ， Ａ ） ＝ ｐ ｕ ｍ ｐ ｃ Ｖ Ｖ ４ （ ｐ ｐ ｐ ） ０＜ ｐ ｕ ｍ ｐ＜ ｍ ａ ｘ ２ ｍ ｉ ｎ６ ０ ０ ０ Ｃ Ａ ｐ ″ ， Ｑ Ｑ Δ ｄ Ｖ ０－ ｍ ρ ｐ ） （ ≥ｐ ｐ ｕ ｍ ｐ ｍ ａ ｘ
引言 液压挖掘机以追求高工作性能、 高效率、 高可靠 性和操作舒适性为研究目标。其中高效率一般以挖 掘机作业循环时间 为 衡 量 指 标， 而作业循环时间的 分析和优化与液压系统的工作原理密切相关。负载 敏感液压系统由于 能 量 损 失 小 且 操 纵 性 能 好， 能更
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关键 词 ： 负载敏 感 ； 态 测 试 ； 动 变量 特 性 ； 阻尼 ； 空 吸
中图分类号 ： ｎＢ
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０６ ４ １ （０ １ ０ － ０ ６ ０ １０ － ４４ ２ １ ）３ ０９ － ３
Ｍ ｏ Ｙｏ —ｙ ｕ— ｕ
’ １ ｍｐａ ｔｏ ａ ｉ ｂ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｃ Ｉ ｅｉ １ ｃ ｆｖ ｒ ａ ｌ ｅ ｐｏ ｓ ｈａｒ ｃ ｅ ｓｉｓ ｏ ｏ ｄ ｅ ｓｔｖ ｍ ｐ ｏｎ ｅ ｃ ａ ｏｒ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｆｌ ａ ｓ ｎ ｉ ｅ ｐｕ ｉ ｉ ｘ ａｖ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎｃ
（ ｙ ｒｕｉ ｔ ｈｏｏｙｉ ｔｕ Ｇ ａｇ ｉ ｕｈｉ ｅｖ ｄ ｓｙＣ ． Ｄ Ｙｌ ｕ ｎｘ ５ ７ ０ ，Ｃ ｉ ） Ｈ ｄａｌ ｃ ｎｌ ｓｔｔ ｃｅ ｇ ｎｉｅ ｕｎｘ ｃａ ｈａｙｉ ｕｔ ｏ ， Ａ， ｕ ｎＧ ａｇ ｉ ３ ０５ ｈ ａ Ｙ ｎ ｒ ｉ ｎ
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１ ３ ４． ，． ５３ １． ｅ３
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响应 时间 阶段 开始 和结 束两个 点 的数据 。
Ｐ ａ
３１ ０
家 的泵 匹配力 士乐 的多 路 阀 ， 测 同一个 动作 ， 检 以此 作 为对 比分析 的基 础 。
Ｉ ＿ｉ ／ ｎ
１ ０ ５
Ｏｊ ｐＩ ｙ Ｍ ｉｒ ｐ ０ ・ ａ Ｉｌ ＝ ｈｉ
： 响应时 间 ：
应 用 与 试 验
・
机 械 研 究 与应 用 ・
负 载 敏 感 泵 的 变 量 响 应 特 性 对 挖 掘 机 性 能 的 影 响
莫有瑜
（ 西 玉 柴重 工 有 限公 司 液压 技 术 研 究 所 ， 西 玉林 广 广 ５７０） ３ ０５
摘
要： 负载敏 感 系统 泵 的 变量 响 应 特 性 直接 关 系到 挖 掘 机 的 整 体 匹配 性 能 优 劣 ， 量 响 应 速 度 的 快 慢 影 响 各 动 作 变 的协 调 性 以及 泵 的寿 命 。从 负栽敏 感 系 统 原 理 出发 ， 致 分 析 影 响 负 载 敏 感 泵 的 变 量 响 应 因素 及 需要 注 意 细 的 关键 性 问题 ， 为挖 掘 机 液压 件 的 国产 化提 供 实践 支 持 ， 少 国产 化液 压 件 和 系统 匹配 的 进 程 时 间 。 减
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｖａ ｉｂｅ ｒｓ ｏ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ａ ｅ ｓｔ ｅｓ ｓｅ ｐ ｍｐ ｉ ｄ ｒｃｌ ｅａｅ ｏ ｔ ｅ ｏ ｅ ａｌｍａｃ ｉｇ ｐ ｒ ｒ ｒａ ｌ ｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ａａ ｔｒ ｉ ｆ ｏ ｄ ｓ ｎ ｉ ｖ ｙ ｔｍ ｕ ｓ ｉ ｔ ｒ ｌｔｄ ｔ ｈ ｖ ｒ ｌ ｓｃ ｌ ｉ ｅ ｙ ｔｈ ｎ ｅ ｆ ｍ－ ｏ ８ｌｅ ｑ ａｉ ｆ ｘ ａ ａｏ ，ａ ｄ ｈ ｗ ｔ ｅ ｓ ｅ ｆ ａ ａ ｌ ｅ ｐ ｎ ｅ ｑ ｉｋ ｙ ｏ ｌｗ ｙ ｉ ａ ｓ ｆ ｃ ｎ ｈ ａ ｈ ａ ｔ ｎ ｃ ｏ ｄ ｎ － Ａ ｕ ｌ ｙ ｏ ｃ ｖ ｔｒ ｎ ｏ ｈ ｐ ｄ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒｓ ｏ ｓ ｕｃ ｌ ｒｓ ｌ ｓ ｌｏ ａ ｅ ｔ ｇ ｔ ｅ ｅ ｃ ｃ ｏ ｏ ｒ ｉ ａ ｔ ｃ ｔ ｅ ｅ ｖｉ ｏ ｉ ｉ
的数据 点 显示 的是 斗 杆 大 腔进 油 响应 时 间 阶段 开 始
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力与 流量 范 围 ， 中 Ｐ Ｐ 、 ４ 其 Ｐ 、 ，Ｐ 的纵坐 标 范 围都 是
３ １ａｄ ． Ｐ ，。的纵 坐标 范 围是 Ｉ３ ａ ．Ｐ 。 力 士 乐系统 的动态测 试 状态 图如 图 ２所 示 ， 面 下
图 １ 泵 控 原 理 图
负载敏 感 系统 ， 复合 动 作 时 采 用 压 力 补 偿 阀 与 Ｌ Ｓ反馈 信号 自动 调 节 各 补偿 阀开 口 ， 到按 需 流量 起
分配 的作用 ， 动作 不存 在这 方 面 的 影 响 。为此 ， 单 从
泵的 Ｌ Ｄ Ｕ Ｖ控 制原 理结构 出发 如 图 １ 所示 ， 笔者 将关 注点 主要放在 了泵 变量机 构 的单 向节 流 阀上 ， 流量控 制 阀只影 响变 量油路 的切换 以及最小 排量 的设定 ， 它
ｌ
５ ／ｊ
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是从测 试 过 程 中采 集 放 大 的单 个 动 作 循 环 （ 杆 收 斗
一
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斗杆 放 ） 。
－
动 态 测试 曲线 图 中对 应 符 号 分 别 为 ： 泵 出 口 Ｐ（
压力 ， １ ， ２ Ｌ 线 ） Ｐ （ Ｓ反 馈 压力 ， ２ ， ， 斗 杆 大腔 压 线 ）Ｐ（ 力 ， ３ ， 斗 杆小 腔压 力 ， ４ ， 泵 出 口流 量 ， 线 ）Ｐ（ 线 ）Ｑ（ 线 ５ ，。泵 反 馈 处 压 差 Ｐ 一Ｐ ， ６ ， 态 图横 坐 ）ｄ（ ２线 ） 动
２ 原 因 分 析
挖 掘机 工作装 置 各单动 动作过 程 中出现吸空 、 掉 头、 动作 先慢 后快 等 现象 主要 跟 流量 、 阀背 压有 直 接 关 系 ， 由于 动 臂 提 升 过 程 中 同样 存 在 先 慢 后 快 现 但
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ６ ２ １—４ ０
的配合精 度不会 引起 油路切 换 的时 间 ， 除非 卡 阀 。因
・
机械研 究与应 用 ・
３ 对 比试 验
对 比试 验条 件如表 １ 示 。 所
ｈｍ
结果 ， 这种方式也可以证 明 反馈信号对故障引起
有无影 响 。从 理论 上 分 析 出 单 向节 流 阀与 变 量机 构
的配合 要 点 。
表 １ 试 验 条件
在 同一 台挖 掘 机 上 同一 发 动 机 ２ ２ ３ １ ０ ２
．
、Ｉ
●
Ｉ
●
．
、
，
４ 动 态 测 试
在测 试 过 程 中， 复 操 作 执 行 单 个 动 作 ， 反 用 Ｈ ｄｏ ｃ ｉｋ动 态 测试 系统 采 集整 个 操作 过程 ， ｙｒｔ ｈ ｅ ｎ 以下
！
●
—、 ｌ
‘ 。 。。 ’’
ｌ ａ ｔ ｆｔ ｅ ｌｃ ｌ ａ ｉｎ，ｃ ｎ ｒ ｄ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｆｌ ａｉａ ｏ ｙ ｒ ｕｉ ａ ｔ ａ ｄ ｍａｃ ｙ ｔｍ． ｉ ｐ ｒ ｏ ｏ ａｉ ｔ ｃ ｓ ｈ ｚ ｏ ａ ｕ ｒ ｓ ｉ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｃ ｏ ｌ ｔ ｎ ｈ ｄ ａ ｌ ｐ ｒ ｎ ｔ ｈ ｓ ｓｅ ｚｉ ｃ ｓ
定 ， 流量不 足 的 问题 主要 还 是 受 泵 排量 的影 响 。 引起 泵 的变 量响应 速度特性 直 接影 响到 系统构建 的快 慢 。
压 同行 的关 注 。 由于负 载 敏感 系统 是 一种 广 泛应 用 于挖掘 机 的液压 系统控 制方式 ， 系统 一般 由一个带 负
荷传感控制的液压泵供油 ， 具有结构紧凑、 节能省油、 复合动 作协 调性 高 等 特点 。由于 具 有 比较 多优 点 以
及 应用 历史 比较久 远 ， 系统 也是 国 内争相模 仿 和制 该
造的对象。目前国内对挖掘机液压件基本上是全盘 照搬进 口件结构 ， 由于部件生产厂家缺少对整机匹配 的经验 ， 以及 自身 制造能 力 的不 足使得 在对整 机 的匹 配 调节 中 ， 出现 了油 缸 吸空 、 头 、 掉 动作 停顿不 连续 等 故障， 对泵 的流量控制结构进行调整也无法问题。早 前也有文献资料中提及负载敏感系统 Ｌ Ｓ反馈信号对 管道 通径 的选 择 对 系统 性 能 稳 定 的影 响… ， 这 个 从 出发 点笔者 做 了相 应 的对 比试 验 （ 改换 不 同管 道 内 径 的胶 管 连接 ） 但 故 障 同样 存在 。本 文针 对 该故 障 ， 模 式 进行对 比分 析 ， 以令读 者往 后遇到 此类故 障处理 时起 到引导 作用 。
１ 引 言
液压件 一直 是制 约 着 我 国工 程 机 械发 展 的瓶 径 之一 ， 随着 近几 年工程 机械 的迅猛 发展 越来越引起 液
象 ， 么引 起 此类 故 障 的原 因主 要 是 流 量 的 建 成 时 那 间 。因为测试 动作 为空载单 动作 ， 发动 机转 速基本 恒