负载敏感液压系统典型工况原理研究

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1、负载敏感液压系统典型工况原理研究　　摘要：重点讲述了负载敏感系统的基本结构，包括负载敏感泵及匹配元件。详细分析了系统待机状态，压力自适应变化，流量按需分配及过载安全保护的四个典型工作工况及负载敏感系统中存在的流量欠饱和现象及处理方案。Abstract：Thestructureofloadsensinghydraulicsystemwasdescribed，includingtheloadsensingpumpandmatchedelement.Fourtypicalworkingconditionswereanalyzed，thatincl

2、udingstandbymodel，adaptivechangesinpressure，flowdistributionaccordingtoneedandoverloadprotection.Thesolutionofundersaturatedflowinloadsensinghydraulicsystemwaspresented.关键词：负载敏感技术；变量泵；流量分配；压力最适应Keywords：loadingsensingtechnology；variablepump；flowdistribution；adaptivechanges

3、inpressure中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）26-0051-020引言6液压控制技术所具有的优势使其在各个领域得到了广泛应用，但其在应用过程中为了满足控制需求必然存在节流、溢流、减压等工况，这种工况会使工作过程的效率降低、能耗变大。如果系统在运行中存在执行机构需要多少流量、压力液压泵就能提供多大的流量、压力，而不存在溢流、节流、减压的损失，真正达到“按需供给”，那么将大大改善液压控制技术的效率问题。负载敏感液压系统基于此目标应运而生，并已得到广泛应用[1]。1负载敏感系统的结构及作用由于负

4、载敏感系统多用于单泵多负载的联动控制中，加之辅助的不用敏感控制的执行机构，所以一套完整的负载敏感控制系统原理图从表面看上去比较复杂，给整个油路动作分析带来诸多困难。本文在不影响其工作原理的前提下，尽量精简油路，分析其典型工况的动作过程。如图1所示，一套典型的负载敏感控制系统是由5负载敏感阀、6恒压变量阀、7大腔活塞、8变量泵、9小腔活塞等组成的泵控系统[2]。按照其工作性能的要求分为流量控制泵控系统，压力和流量控制泵控系统，压力、流量和功率泵控系统等。本文采用的是压力和流量泵控系统。由3可调节流阀和4压力补偿阀组成的流量控制阀组。在实际应用

5、中，多采用比例多路阀来替换其功能。为了更清楚的表达其工作原理，本文把压力补偿器用工作原理图代替了职能符号图。62梭阀主要的作用是采集多路负载中最高负载的压力信号。在实际应用中其功能也被集成到比例多路阀组中。2典型工况原理分析负载敏感系统之所以能够节能，是因为其在各种工况下都做了巧妙的设计，使需求与供给达到近似平衡，使系统的运行达到最优化。按照现场的使用情况，工作状态大约分为待机状态，压力自适应变化，流量按需分配及过载安全保护四个典型工况。下面详细讲述其工作原理及性能。2.1待机状态两个可调节流阀关闭，变量泵启动由停机转为待机状态。对于一般的

6、液压系统此时的流量可以通过卸荷阀卸荷，对于低压系统短时间待机也可以通过溢流阀溢流。如图1所示变量泵处于停机状态时，5负载敏感阀在弱弹簧力的作用下处于右位状态，6恒压变量阀在强弹簧力的作用下处于右位状态，7大腔活塞无杆腔不受力，斜盘在9小腔活塞弹簧的作用下处于倾角最大状态。变量泵开始工作之后，各E点压力升高，当压力超过5负载敏感阀弹簧压力时，通过5负载敏感阀进入7大腔活塞无杆腔，推动斜盘使倾角变小，流量变小。此时泵处于小流量、小压力的待机状态，能量消耗少。2.2压力自适应变化压力自适应6变化是指系统可以根据负载的大小变化，总能自动的提供比最大

7、负载所需压力高出某一近似定值的压力。对于5负载敏感阀，由于右侧弹簧为软弹簧并且移动范围不大，所以弹簧对阀芯的推力可以认为为恒定力，阀芯受力平衡方程式为PSAF=PLAF+FS，即PS-PL=■=常数。其中从图1中可以看出PS=PE=PD1，PL=PA1=PC1，PL由高压负载确定。假设现在系统处于稳定工作状态，4压力补偿阀和5负载敏感阀都处于动态平衡状态。当左位负载增加时，即PL增加，5负载敏感阀阀芯平衡遭到破坏，阀芯左移。7大腔活塞压力得到释放，从而使斜盘倾角变大，流量变大，PS上升。经过震荡，4压力补偿阀和5负载敏感阀又都处于新的平衡状

8、态，此时的PS压力升高以满足最高负载的要求。但无论对于左位负载还是右位负载根据流量公式Q=CA？驻Pm可知其流量并未发生改变。因为PS总要满足最高负载压力的需求，所以随着左位负载