负载传感系统及其应用
小松挖掘机负荷传感液压系统工作原理
（十四）旁通阀的结构原理及功能
LS回路中的PLS油 压从a孔和b孔溢出， 将PLS油压的升压 速度变缓，防止了 油压的急剧变化
在经主滑阀节流孔 d→LS梭阀→LS旁 通阀→油箱的LS回 路中，节流孔dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ LS梭阀之间产生有 效的压力下降（压 力差）
以上两点提高了执 行元件或操作阀的 动态稳定性
在主泵输出压力达到一定值时，通 过PC阀对主泵排量进行控制，使其 在某一流量以内，保证主泵的吸收 功率不超过发动机的输出功率
在负载增加发动机转速下降时，通 过改变PC-EPC电磁阀的电流值， 控制主泵排量
（九）PC阀的工作原理1/2
PC阀阀芯的移动取 决于主泵压力 PP1+PP2+PC-EPC 输出压力与弹簧压力 的比较
向右旋转时压差上升，
备注
向左旋转时压差下降 边测量压差，边进行调
600
整
kg/cm2 调整后将螺母锁紧
（5.75±0.75kgm）
（12V） 测量时专用工具见左表
14×1.5
（八）PC阀的结构与功能
a：卸油口 b：PC阀信号压出口 c：自泵压入口 d：另泵压入口 e：PC-EPC输出压入口
LS阀的工作原理 2/2
当A0×PP=A1×PEN时，伺 服活塞处于平衡位置，斜盘 倾角保持不变，LS阀芯停止 在中位（即D口到E 口和D口 到C 口的节流开度几乎相等）
伺服活塞平衡时， △PLS=22.5~7.5kg/cm2， 与LS-EPC输出压力 PSIG=0~30kg/cm2成比例 变化
（十五）动臂再生回路
在动臂下降时， 若缸头压力小 于缸底压力， 则单向阀打开， 增加流向缸底 的回油流量， 提高下降速度 及节能
负荷传感技术的应用与产品研制
图 １ 泵 控 负 荷 传 感 控 制 系 统
１２ 负荷传 据来 自Ｌ Ｓ口的 负 荷 压 力 可
自动 地对 泵 的斜盘 摆 角 进行 调 节 。从 而 控 制泵 的流量
负荷传 感控 制 阀 的基本 原理 为 伯努利 流 量方 程 ： Ｑ ｒｔ ＝６
式 中 —— 流量 常数 ；
Ａ — 阀开 口面积 ； —
收稿 日期 ： ０ ０ ｌ — １ ２ １一 ｌ Ｏ
始 终等 于执 行元 件所 需 流量 。当负荷 压力 升 高 时 ， 的 泵
（） １
摆 自动 调 小 ， 而减 小 泵 的流 量 ， 之 ， 泵 的摆 角 增 从 反 则
LUDV系统在中油海7钻井平台吊机的应用
LUDV系统在中油海 7 钻井平台吊机的应用摘要：LUDV系统是力士乐公司开发的一种负载独立流量分配系统，由于其流量分配不依赖负载以及良好的抗饱和流量性能在工程领域得到了广泛应用，本文着重介绍其在海洋钻井平台吊机上的应用。
关键词：LUDV，力士乐，流量分配，吊机一、LUDV系统介绍LUDV系统是德语.Last UnabhaJlgige Durchnuss Vereilung的缩写，中文意思是负载独立流量分配系统，是以执行器最高负载压力控制泵和压力补偿的负载独立分配系统。
是在负载传感系统（Load sensing）的基础上发展起来的。
LUDV系统克服了LS系统当多个执行器所需的流量大于泵所提供的流量时压力补偿阀压差调节失效，流量流向具有最低负载压力的执行器，高负载压力的执行器速度降低直至停止运行这一弊病；系统会按比例将流量分配给各执行器，从而使操控更加准确。
二、LUDV系统的基本原理负荷传感控制阀的基本原理为伯努利流量方程：其中K——流量常数：A——阀开口面积：δP—阀口前后压差：图1由伯努利流量方程可以得出，只要保证节流阀A1,A2,进出口的压力差即δP1=δP2相等，那么通向两个负载的流量就能一样。
如图1所示即为LUDV系统的示意图，其改变的核心是将定差减压阀的位置与节流阀的位置进行了调换，即由原来的节流阀前压力补偿变为节流阀后压力补偿。
定差减压阀的控制油口，一端与最高负载相连，一端与定差减压阀的进口相连。
当两个定差减压阀调定压力相等时，高低负载对应的定差减压阀的进口压力是恒定的。
而节流阀的进口与油源压力相连，出口与定差减压阀的进口相连。
这样就能保证每个负载对应节流阀前后压差即为泵出口压力与定差减压阀进口压力，这种特性从根本上保证了流量的再分配特性，当处于流量饱和状态的临界时，无论哪个负载需要的流量增加，都会严格按照Q=KA√δP进行重新分配，执行机构的速度会下降，但是由于所有阀口的压降是一致的，因此各执行机构的工作速度还会按照阀的开口面价保持比例关系，从而保证设备动作的准确性。
传感器原理及应用(技能)
SIPIVT 机电工程系
电容式传感器在液位测量控制中的应用
SIPIVT 机电工程系
Capacitive sensor
汉堡检测 电容式传感器应用：
用于物体位置检测、行程限位、产品计数等；
SIPIVT 机电工程系
3.磁感应式传感器 Magnetic Sensor 电气图形符号
SIPIVT 机电工程系
其作用检测外界信息变化,并转换为系统可识别的电信号, 传送给PLC、计算机等核心控制器。
SIPIVT 机电工程系
1.传感器定义 自动检测装置中, 直接感受被测量, 并将其转换为
可用电信号输出的器件。
传感器组成: 检测部分 转换部分 辅助电源
被测量
敏感元件
转换元件
电信号
辅助电源
SIPIVT 机电工程系
SIPIVT 机电工程系
案例2： 现有两个传感器S1和S2, 当两个传感器同时检测到物体时,
则控制指示灯HL2亮； 分析：两个传感器为“逻辑与”控制关系； 方案1：选择输出特性相同的S1和S2, 可直接串联控制； 用S2的输出端控制 S1电源“-”极的接通
SIPIVT 机电工程系
思考与练习： 选择输出特性不同的S1和S2, 如何设计控制电路？
按照铭牌参数正确连接电源及负载(指示灯)； (2)通电运行,选择适合的被测物体进行检测,记录传感器
的输出特性、检测物体、检测距离范围； (3)选择一个OMRON传感器,记录“型号、工作电压、接线图”
等铭牌参数，正确连接电源和负载(指示灯)； 通电运行,记录传感器输出特性、检测物体、检测距离范围；
SIPIVT 机电工程系
SIPIVT 机电工程系
实训项目1：使用检测模块识别材料属性
负载敏感阀讲解及应用案例
负载传感控制原理二
9
负载传感控制原理三
M4 /SB 多路阀 FR DR
A10VO 31
X - port 负荷传感 FR 压力截断 DR
10
负载传感控制原理四 LRDS
Dp
M4, M7 多路阀
orifice
负荷传感FR (el. / hydr. remote control) 压力截断DR 功率调节LR (el./hydr. remote control)
M4-22 Size
20
压力流量恒功率控制A10VO系列
21
11
流量分配控制
负荷敏感多路阀在流量不饱和状态下，流量的分配会受执行机构的负荷影响，大负 荷的执行机构将降低速度，甚至停止运动。这样，执行机构的运动将不能与指令信 号同步，系统操控性差。 为了改善阀的操控性能，我们改变阀的压力补偿方式，形成了与压力无关的流量分 配阀。
12
流量分配控制原理
13
负载敏感阀M4阀体结构
Pilot Valves
(interchangeable)
w/ Deutsch or AMP
Connector
Shock / Anti Cav.Valve
Pilot Cover B w/ Stroke Limiter
LS-Pressure Relief Valves (A/B)
LS-Check Valve
Inlet Elements
Closed Center midinlet
with Priority
Closed Center mid-inlet
End Cover standard w/ power beyond
14
力士乐敏感阀M4工作联结构
LUDV系统
LUDV 系统全地面起重机LUDV控制系统所谓LUDV控制系统,即是指负载独立流量分配系统,该系统以执行元件的最高负载压力来控制液压泵的斜盘并具有压力补偿功能,...LUDV表示“与负载压力无关的流量分配”,各LUDV压力补偿器均与最高压力有关。
LUDV表示“与负载压力无关的流量分配”，各LUDV压力补偿器均与最高压力有关。
LUDV系统可以检测出负载的压力，使泵的供油压力始终高出负载压力一个较小压差。
当执行器所需流量大于泵的流量时，系统会按比例将流量分配给各执行器。
操作换向阀改变阀口开度，泵能自动调节并输出与负载速度要求相适应的流量，而与负载大小无关，实现泵输出功率与负载需要的匹配，极大提高了系统效率，达到了节能目的。
如果LUDV系统内发生流量不足，既油泵不能提供足够的流量，以所要求速度去操纵各执行元件．则各执行元件将按比例减少速度。
LUDV 系统的一大优点是，如果发生供油不足．不会有任何执行元件停止工作，这大大提高了操纵性能，尤其是在复合动作时，这一优点表现的更为明显。
全地面起重机LUDV控制系统的简介作者：单增海刘邦才张海燕摘要：介绍了ＬＵＤＶ控制的流体力学理论和工作原理关键词：独立流量分配压力补偿阀伺服活塞一、前言目前起重机的液压系统通常采用的是负载传感控制系统（ＬｏａｄＳｅｎｓｉｎｇ），该系统的功能是通过设在主阀芯前的阻尼孔来实现的，当系统通过多个阻尼孔操纵多个执行元件工作，所需的流量大于液压泵所能提供的流量时，阻尼孔的压差调节将会失效，结果是流量优先流向较低负载压力的执行元件，而较高负载压力的执行元件降低其速度直至停止运行。
为了改善起重机产品的性能，有效地发挥其性能，我厂在中大吨位全地面起重机上采用了ＬＵＤＶ控制系统。
所谓ＬＵＤＶ控制系统，即是指负载独立流量分配系统，该系统以执行元件的最高负载压力来控制液压泵的斜盘并具有压力补偿功能，这种功能是通过设在主阀芯后的压力补偿阀来实现的。
当执行元件所需的流量大于液压泵所能提供的流量时，系统将按比例把液压泵所提供的流量分配给各执行元件，而不是流向较低负载压力的执行元件。
负载敏感技术原理
负载敏感技术原理1）关于负载敏感控制，从基本类型来讲可以区分为两大类：阀控系统与泵控系统。
楼主的示例是泵控系统。
2）在阀控系统中，如果只考虑用途比较广泛的传统方式，区分为比例方向阀前串联定差减压阀的负载补偿型，和比例方向阀并联定差溢流阀的负载敏感型。
在一般工业系统中，或者使用前者，或者使用后者，两者不可兼得。
3）第二点中，串联定差减压阀的负载敏感系统，其基本优点是所控制负载速度只与输入信号有关，不受负载压力变化的影响。
其缺点在于这是个定压系统，还存在较大的能量损失。
4）第二点中，并联定差溢流阀的负载敏感系统，除了所控制负载速度只与输入信号有关，不受负载压力变化的影响之外，其基本优点是节能，即不是定压系统，泵的出口压力仅仅比负载高一个固定的数值，例如5－10bar。
同时，阀内可配置先导压力阀，当系统压力达到其调定值时，就与主阀构成系统安全阀，限于系统的最高压力，省去另设系统安全阀。
在第3、第4中，有些产品还通过设置附加液压半桥，获得比例方向阀阀口压差的小范围可调，以适应用户的要求。
5）如前所述，上述第3、第4所讲的定差减压型，与定差溢流型在一般的比例方向阀系统中，两者只能选一。
这种负载补偿情况，在多路阀控制的多负载系统中，得到了新的发展（在多路阀中能够构成负载敏感系统的只有4通型多路阀，一般的6通型多路阀是无法实现的）。
这就是：多路阀中每一联配置定差减压阀，同时通过梭阀网络将同时动作各联的最高负载压力（LS信号）引到泵出口的定差溢流阀，总体上构成负载敏感适应系统。
也就是说，这种配置的负载敏感系统中各联之间互不干扰，速度只与各联输入信号相关；而且泵的出口压力不是一个定值，它随时随刻都只是比当时的最高负载压力高出一个固定的数值。
6）就以多路阀为例，介绍泵控负载敏感系统。
实际上就是上面第5点的LS信号不是引到定差溢流阀，而是引到负载敏感泵就成了（即以负载敏感泵代替第5点的定量泵和定差溢流阀）。
7）对于多路阀系统，第5点的系统一般称为开中心负载敏感系统，它还是有一定的能量损失。
负载敏感阀讲解及应用案例
int. pilot oil supply
ext. pilot oil supply
Pilot Cover (A) w/ integrated electronics
electrohydraulic hydraulic
El.-prop. Pressure Limitation
16
LS负载敏感控制
F
A, Dp
Dp Control
17
M4 系统冲击保护阀
18
M4 用防吸空阀补油
19
Directional valves - Load Sensing
力士乐负载敏感阀种类
gpm l/min 100 400
48 180 35 130
16 60
SP08
M4-12
M4-15-2x
Load Check Function
Pressure Compensator
M4 流量调节
Number of shims
p (pressure Compensator)
0 shim: 1 shim: 2 shims:
130 psi 9 bar
152 psi 10,5 bar
174 psi 12 bar
Pilot Valves
(interchangeable)
w/ Deutsch or AMP
Connector
Shock / Anti Cav.Valve
Pilot Cover B w/ Stroke Limiter
LS-Pressure Relief Valves (A/B)
LS-Check Valve
M4-22 Size
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试验与研究
作者简介:纪云锋(1977-),男,汉族,浙江衢州人,中南大学机电工程学院在读硕士研究生,主要从事挖掘机机电一体化方向研究。
收稿日期:2003-08-04
负载传感系统及其应用
纪云锋1,陈欠根1,张新海2
(11中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083;21湖南山河智能机械股份有限公司,湖南长沙 410100)
摘要:负载传感控制作为一种先进的液压技术
,近几年在工程机械上展现了其应用趋势。
笔者介绍了负载传感技术原理及其发展,以及它在挖掘机上的应用。
关键词:负载传感;压力补偿;负载独立流量分配
中图分类号:TH 137 文献标识码: 文章编号:1672-545X (2003)04-0010-03
引言
工程机械的作业对象复杂,负载变化比较大,这给工程机械的手动与电动控制的微动调节带来了不利影响,同时多路阀的复合操作也出现了相互影响。
采用负荷传感技术不但可以解决这两个问题,而且还可以使泵的流量全部应用于负载上,实现节能。
所以负载传感技术已经越来越多地应用于工程机械的液压控制上。
1 常规负载传感系统
该系统采用传统的阀前压力补偿方法,其特点是压力补偿阀位于主阀进油口之前,且补偿阀弹簧
图1 负载传感系统原理图
11伺服缸 21L S 阀 31梭阀 41主阀 51压力补偿阀
腔引入的压力是各回路本身的负载压力,工作时,靠补偿阀的开度变化自动调节各回路主阀前后的压差保持恒定值∃P 0。
系统原理如图1所示。
其流量的大小可用节流口流量公式计算: Q =CA
2
Θ
(P P -P L )=CA
2
Θ
∃P 0
(1)
式中:Q —流经阀口的流量,
C —流量常数, A —阀口开度, Θ—油液的密度, P P 、P L —主阀口前、
后的压力。
式(1)表明:泵的流量与方向阀开度成正比,操纵方向阀改变其开口大小,便可改变泵的流量,使其刚好等于负载所需要的流量。
如,当方向阀开口调小时,压差∃P =(P P -P L )瞬时变大,L S 阀芯失去平衡而左移,压力油进入变量缸活塞大腔,使泵流量减少,∃P 减小,直到∃P 重新等于∃P 0时,L S 阀芯重新回到平衡位置,故泵输出的流量始终保持与负载所需要的流量相适应。
另一方面,当方向阀的开度一定时,负载变化不会影响进入执行元件的流量,即负载流量与负载大小无关。
若负载压力因某种原因降低,则流量瞬时增加,同时压差∃P 变大,L S 阀芯左移,泵流量减小,方向阀口处的压降∃P 减小,直至∃P 重新等于∃P 0,这时L S 阀芯又回到平衡位置保持(P P -P L )
=∃P 0。
这表明泵的供油压力P P 随负载压力变化,二者之间仅相差一个恒定的压差∃P 0(约2M Pa )。
1 Equ i pm en t M anufactu ring T echno logy N o 14,2003
这种系统在泵流量未饱和时具有较好的控制性
能,但当流量需要超过泵的供油能力,即泵流量饱和时,各回路所得到的流量按负载大小的顺序减少,甚至使较大的负载停止运动。
对于在任何情况下都希望实现准确控制来说,这显然是不理想的。
2 改进的负载传感系统
为了克服上面的问题,采用减压阀引入二次压力反馈(图2),将二次压力分别引入每个压力补偿阀。
当泵供给流量不足情况发生时,
系统会自动将负载轻的压力补偿阀开口减小,以保证流量按比例分配到各个执行器。
图2 改进的负载传感系统图
3 负载独立流量分配系统
这种系统采用阀后补偿方法,即将压力补偿阀设计在控制阀之后(图3),执行元件的最高压力P 1(设P 1>P 2)的信号传递给所有的压力补偿阀和液压泵,由压力流量调节器给定的约为2M Pa 的压差作为调节压差△P 作用于系统,加于控制阀的压差△P 由于压力P m 1=P m 2而相等,使泵按阀开口面积
A
1
和A 2成正比供油。
目前采用该技术的有L inde 公司的VW 系列同步阀、R ex ro th 公司的LUDV 阀及小松公司的CL SS 系统等。
3 应用举例
图4所示为在某8t 液压挖掘机上应用负载传
感系统的例子。
系统的配置采用R ex ro th 公司的LUDV 闭心系统,基于SX 14L (主阀)和A 11VO (主泵)的LUDV 系统目前在欧洲市场应用较为广泛。
该系统
能充分利用发动机功率,降低能耗,而且各执行元件的动作相互独立,互不干扰,驾驶员轻松实现复合动作,
减轻工作强度,显著提高工作效率。
4 结束语
从上面分析可以看出负载传感系统具有下列特征:
(1)可检测出负载压力,使系统的供油压力始终
仅高出负载压力一个很小压差。
操纵方向阀改变阀口开度,泵能自动调节并输出与负载速度要求相适应的流量,而与负载大小无关。
实现了泵输出功率与负载需要的匹配,大大提高了系统效率。
(2)流量控制特性好,因比例方向控制阀两端压差不随负载变化,流量稳定,控制准确便于实现遥控、程控及微机控制。
采用负载传感技术大大提高了系统效率,达到了节能和比例控制的目的。
因此,负载传感技术是将来工程机械液压系统的发展方向。
图3 负载独立流量分配系统原理图
11泵 21压力补偿阀 31换向节流阀41油缸 51梭阀 61L S 阀调节器
1
1 《装备制造技术》 2003年第4期
图4 应用举例
11恒功率调节 21压力切断 31负载传感阀(L S 阀) 41负载传感压力(L S 压力)
51先导油路 61主阀 71压力补偿阀 81先导控制阀组
参考文献:
[1] 冯开林,陈康宁,邹广德,等1先进液压控制技术在工
程机械的应用研究[J ]1工程机械,2002,(5)1
[2] 不二越负载敏感系统1
[3] R exro th Bo sch Group ,RC 92500 031971[4] R exro th Bo sch Group ,M obile 20001
L oad Sen si ng System And Its Application
J I Yun 2feng 1,CH EN Q ian 2gen 1,ZHAN G X in 2hai
2
(11Cen tral Sou th U n iversity ,Co llege of E lectro 2m echan ical Engineering ,Changsha H unan 410083,Ch ina ;
21H unan Sunw ard In telligen t M ach inery Co .L td ,Changsha H unan 410100,Ch ina )Abstract :T he con tro l of load sen sing is an advanced hydrau lic techno logy w h ich is dem on strated w ith the trend of app licati on in con structi on m ach inery .T he p aper p resen ts the techno logical p rinci p le and the de 2velopm en t of the load sen sing techno logy as w ell as the app licati on in excavato rs .Key words :load sen sing ;p ressu re com p en sati on ;distribu ti on of load independen t flow
2
1 Equ i pm en t M anufactu ring T echno logy N o 14,2003。