告诉你负载敏感、负流量、正流量三种系统真正的区别

告知你负载敏感、负流量、正流量三种系统真正的区分节能旁通流量掌握系统节能性较好。在主控阀全部中位时，旁通溢流阀开启，存在空流压力损失约3.5MPa，此时有最大的旁通流量损失。操作手柄扳倒一半行程时，主泵流量仍有一局部通过六通滑阀的中立回路流回油箱。先导传感掌握系统节能性好。由于主控阀为六通滑阀，仍旧存在中位回油流量损失，但其比旁通流量掌握系统小。在主控阀中位时，回油背压小，仅0.5MPa左右。当操作手柄行程加大，主泵流量和执行元件进油量随先导掌握压力增加而增加。在流量掌握压力从最小到最大的调速范围内，主泵流量和执行元件进油量近似为等距曲线，流量损失变化不大。负荷传感系统的节能性较好。主控阀无串联的中立油路回油箱，因此没有主控阀的中位空流损失。当操作手柄中位时，由于主泵没有备用流量，主泵的空载流量损失在理论上为零。但是，在负荷传感主控阀的节流口存在固定的压力损失 ΔP(2～2.9MPa)，约为系统最高压力的6～8.5%。当作业中流量增大时，功率损失(执行元件所需流量与压差ΔP的乘积)也不小。复合作业各执行元件负荷压力相差很大时，由于泵流量只受最高负荷压力掌握，主泵供油流量会多于执行元件需求流量之和，也会造成功率损失。不同流量掌握系统的扭矩特性比较如图1所示。负荷传感掌握系统中，主泵吸取的扭矩是变动的。在额定功率点上，主泵按负荷压力的变化实时调整泵的排量(参看图1-a)，因此主泵能够完全吸取发动机输出的扭矩。旁通流量掌握和先导传感掌握则因负荷压力变化时，主泵流量调整有一个滞后过程，主泵吸取的扭矩不变，而且为防止发动机超负荷失速，主泵在匹配工作点吸取的扭矩，设计时低于发动机额5～8%的功率。(a)负荷传感系统 (b)其他流量掌握系统图1发动机与主泵的功率匹配需要说明的是，上述有关节能性的比照分析，仅针对流量掌握而言。某一机型是否节能，还要考虑是否承受混合动力技术、发动机本身的燃油消耗特性、发动机的调速特性及其动力适应掌握 (发动机-主泵功率的动态匹配)、液压主泵的负载适应掌握、以及主控阀的负载适应掌握等。在液压挖掘机上，发动机一泵一阀的联合掌握是机电液一体化的系统。除了流量掌握，还有其他的掌握方法来实现节能，例如自动怠速、短时超载、溢流(切断)掌握、恒功率掌握、分工况的变功率掌握、以及动臂再生掌握、斗杆再生掌握等等。因此，对于具体厂牌系列或机型的节能性推断，不能简洁说由于承受了先导传感掌握(正流量掌握)这种流量掌握方式，节能性就肯定好。目前对三种流量掌握的节能效果的优劣，还不能作出比照的定论。系统稳定性与响应性对于液压系统的流量掌握，可用图2来分析系统掌握过程的特性。掌握量(流量)到达目标值的时间(响应时间)越短，动态响应就快;掌握过程中超调量(掌握偏差)越小，稳定时间就短。响应快、稳定时间短，就说明掌握的动态特性好。系统稳定之后，流量的实际值与目标值之差就是稳态偏差。稳态偏差小，说明静态特性好，即系统稳定性好。2系统的掌握过程从流量特性来看(图3)，在旁通流量掌握(图3-a)和先导传感掌握(图3-b)系统中，当操作手柄中位时，主泵有备用流量，因此都比无备用流量的负荷传感掌握(图3-c)的动态响应快。由于旁通流量掌握的信号采集点位于主控阀的旁通油路末端，泵控滞后于阀控的延时较先导传感掌握长一些，所以动态响应较慢。(a)(b)(c)3流量特性的比较从泵控特性来看(图4)，无论旁通流量掌握(图4-a)，还是先导传感掌握(图4-b)，掌握压力Pi与与流量Q的关系曲线都是有坡度的，不像负荷传感掌握中压差ΔP与流量Q的关系曲线那样陡变(图4-c)。因此，旁通流量掌握和先导传感掌握的超调量比负荷传感掌握小(参看3)，动态特性比负荷传感掌握好。4泵控特性的比较一般的旁通流量掌握和先导传感掌握都是承受机-液构造实现比例掌握，由于存在机械惯性，不行避开地存在静态误差，最终也会影响系统的掌握性能。在神钢的挖掘机上承受了电液比例技术加以改进，但是，这两种掌握系统的主要问题都是一种开环掌握，无法对执行元件负荷压力对流量的影响作出实时响应。负荷传感掌握系统具有较好的静态特性，是由于对流量承受了闭环掌握，如图5所示。当负荷PLS增大，使发动机转速n下降时，主泵流量Q会减小，主控阀节流前的压力 Pp随之减小。于是，压差ΔPLS(=Pp-PLS)将减小。主泵的LS阀调大主泵排量q，反之亦然。即使发动机转速下降或上升，泵流量Q(=n*q)都相对稳定在目标值左右，流量Q的调整过程与发动机的转速无关，也就是说，对于外界干扰(负荷变动)，因负荷传感反响信号ΔPLS的作用，负荷传感掌握系统具有很好的稳定性，增大了系统的刚度。5负荷传感的闭环掌握操作性能执行启动点一般多路滑阀的静态特性说明，通过节流阀口的流量Qa不仅与操作手柄先导阀的行程 (二次先导油压 Pi)有关，还与节流口的压差ΔPLS=Pp-PLS有关，而且负荷压力越大，主控阀的调速范围越小。旁通流量掌握和先导传感掌握的主控阀的阀芯，越过封油区进入调速区时受到轴向液动力的作用，而液动力与节流阀口压差有关，此压差随负荷压力的变换而转变，因此执行元件的启动点不固定，而是66六通滑阀的流量特性负荷传感掌握的主控阀由于有压力补偿阀，节流阀口前后的压差ΔPLS是不变的，因此执行元件的启动点固定，不受负荷大小影响，操作性好。操作者的手感如图7(a)所示，旁通流量掌握系统与先导传感掌握系统中，主泵流量是在泵压上升后渐渐增加的，操作比较严峻。挖掘中遇到硬石头时，负荷压力增大，主控阀滑阀移动的阻力增大，先导手柄的输出压力，操作者有手感。在负荷传感掌握系统中，主控阀翻开后，ΔPLS才会变小，泵压急剧上升(参看图7b)，操作性稍粗暴。由于主控阀节流口压差ΔPLS恒定，负荷压力的变化不会影响主阀芯的移动，操作者对土质的软硬没有手感。(a)(b)7操作性比较直线行走力量旁通流量掌握系统与先导传感掌握系统，直线行走性能好。在复合操作时，通过直线行走阀串通左右行走马达进油路，来实现直线行走。即使在单独操作行走时，虽然左右行走马达分别由两主泵供油，但通过微调两个主泵的排量，可使左右行走马达的进油流量差掌握在±2%内。对于双泵固定合流的负荷传感掌握系统(如小松PC-6)，为改善直线行走性能，左右行走压力补偿阀用外部管路联通，而且在行走压力补偿阀内设置有节流元件a来确保行走转向性能，直线行走的左右流4%。在PC-8系列的负荷传感掌握系统上，承受了直行PPC信号阀，用左右行走先导压力差来开关直行合流阀，确保直线性能和转向性能俱佳。因此，三种流量掌握系统的直线行走力量应当是不分伯仲的。复合操作的适应性对于旁通流量掌握和先导传感掌握，在复合操作工作装置例如斗杆和铲斗挖掘作业时(参看图8.a)，主泵供油总是优先流向负荷压力较低的斗杆缸，不易保持操作的同步性，复合操作适应性差。负荷传感掌握系统有压力补偿阀，主控阀各阀芯节流阀口的压差ΔPLS保持恒定。当两个以上的工作装置同时操作时，流量安排不受负荷压力影响，操作自如，复合操作性能好。以同时操作铲斗和斗杆为8(b)所示。(a)(b)8复合操作性的比较4.牢靠性与可修理性旁通流量掌握系统构造比较简洁，修理也较便利。故障点在主阀中立回路的旁通节流元件、旁通溢流阀以及主泵上的流量掌握伺服阀。先导传感掌握系统的可修理性稍差，故障点在先导传感的梭阀链上众多的单向阀或往复阀、主泵上的流量掌握伺服阀。负荷传感掌握系统除了LS梭阀链和主泵的LS阀，主控阀和压力补偿阀构造简单，滑阀内孔还有阀，量孔和油沟多，密封件多，增加了故障点，对液压油的清洁度要求更高。应当说，三种掌握方式的牢靠性、可修理性都经过了多年的生产性验证，也得到了市场的认可。但是，负荷传感掌握的制造本钱和维护本钱还是要高一些。5.定性比较表1列出了三种流量掌握方式的性能比照。液压挖掘机制造厂商，在拟定液压系统的设计方案，确定流量掌握方式时，会从整机的性价比动身，既有对三种掌握方式性能指标的综合评价，也有对本钱因素和销售价格的竞争分析。同一主机厂的挖掘机，先后选择过不同的流量掌握方式。例如，日立建机在1986年的UH系列上承受先导传感(P)掌握(参看表1)，1991年的EX-2系列承受负荷传感掌握，1996年的EX-5系列承受旁通流量掌握，2023年的ZX系列及以后的ZX-3系列又承受了先导传感(E/P)掌握。神钢的SK系列则有先导传感(E/P)掌握到旁通流量(E/N)掌握，再到先导传感(E/P)掌握的演化。小松从旁通流