挖掘机负荷传感液压系统中的压力补偿

参考文献 １ 黄宗益等 ． 液压挖掘机液压系统概述 ． 建筑机械化，２００３
（９）
２ 王满增等 ． 液压挖掘机的负荷传感技术 ． 石家庄铁道学院
（７ ） 学报， ２００３
图!
回油路补偿方式
通信地址： 湖南长沙星沙河智能产业园 有限公司 （%"#"##）
山河智能机械股份
（收稿日期： ２００５－０３－２１） 工程机械
输入泵和其它控制阀中的补偿阀。 图 ３ 所示为两个负载同时动作时补偿阀的动 作， 可以看出由于补偿阀的作用， 低负载控制阀流 量控制节流口的出口压力 ! " 与高负载相等 ， 从而保
图１ 阀后补偿形式
证了两个流量控制节流口的压差相等。
工程机械
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液 压 液 力 ・
图!
负荷传感 "#$% 系统 &’ 阀 图 ４ 阀前补偿形式
负荷影响， 其变化情况如图 ６。ＮＡＣＨＩ 阀利用这种补 实现 偿阀的特性， 在回转回路中采用 # ＜１ 补偿方式， 回转启动时压力流量的匹配， 达到节能的效果。
图 ６ ! 不等于 * 时各阀口压降的变化情况
３
回油路补偿
这种结构将补偿阀布置在负载（下转第 ７６ 页）
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— ６１ —
专 题 讲 座
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关键词： 挖掘机 液压系统 负荷传感 压力补偿
回路主控制阀压降都等于变量泵设定的调节压力 各负载按需获得流量， 泵输出流量等于所有执 !! ， 行器流量的总和。 当负载所需流量命令的总和超过泵能够提供 的最大流量， 即泵的流量饱和后， 泵不再起调节作 用， 但由于所有补偿阀控制的各主控阀出口压力都 等于最大负载， 而所有主控制阀的入口都等于泵的 输出压力， 因此所有主控制阀口压降相等， 各主控 阀的流量之比就是阀口面积之比。只是此时的压差 小于泵的调节设定 !! ， 并且会随流量供需相差程度 变化， 相差越大， 则压差越小。 如果系统的最高负载发生波动， 变化的负载信 号可通过 ＬＳ 信号同时控制泵和其它负载回路的补 偿阀动作， 使各主控阀口压差相等， 消除负载变化 对流量的影响。各回路自身负载变化由本回路的补 偿阀自动调节补偿，保持该回路主控阀口压降不 变， 不会影响其它回路。 这种补偿形式结构简单可靠。湖南山河生产的
阀后补偿
这种形式将压力补偿阀放在进油路主控制阀
出口， 其控制原理如图 １。 通过比较选出的最高负载 信号既是变量泵的负荷反馈信号， 同时又是补偿阀 的控制输入信号， 补偿阀控制的输出是主控制阀出 口的压力， 补偿阀通过调节自身节流口大小保持所 有主控制阀出口压力都等于最高负载， 这种控制功 能与泵流量饱和与否无关。流量足够时， 所有负载
挖掘机负荷传感系统中的压力补偿控制是实 现各动作流量分配和准确控制的保证， 它在泵流量 充足时保证各执行器得到的流量与先导手柄指令 相同， 在泵流量饱和时则确保按流量指令比例分配 流量， 保证挖掘机安全协调工作。挖掘机使用的负 荷传感系统各种各样， 根据压力补偿阀在回路中的 位置， 可以将压力补偿系统分为 ３ 类， 以下对各种 形式下的压力补偿阀的作用进行详细分析。
液 压 液 力 ・ １
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挖掘机负荷传感液压系统中的压力补偿
湖南山河智能机械股份有限公司 !!!"
摘
张新海 何清华
张海涛 !!!"
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负荷传感液压系统是目前在挖掘机中应用的 ! 种先进系统， 压力补偿控制是区别各种负荷传 要： 感系统的主要特征。分析了阀后补偿、 阀前补偿和回油路补偿 ３ 种典型压力补偿形式和补偿阀的结构， 总 结出泵流量充足和饱和条件下压力补偿阀的作用。
到了搅拌功率的计算公式。这种方法的实质是利用 数理统计的方法，得到搅拌功率的平均值及其变化 范围。 但这与其他试验方法有本质的不同： 试验研究 受相似理论的指导， 有规律可循， 得到的结果具有普 遍性， 且比较准确和可靠。因此， 笔者建议应用这种 方法来研究工程机械工作机构与介质相互作用过程 的动力学问题，以便为工程机械的设计和使用提供 可靠的依据。
图(
补偿阀的动作
图 ) 压力补偿阀的结构
２
阀前补偿
这种形式将压力补偿阀放在进油路主控制阀前，
其中
从各负载中选出的最大负载信号没有直 其原理如图 ４。 接控制泵的调节阀，而是去和泵的输出压力共同控制 图中的减压阀， 这个减压阀起液压减法器的作用， 输出 的压力是泵输出压力和最大负载压力的差，这个信号 一路作为反馈信号引入变量泵调节阀来控制最大负载 回路主控阀口的压降，还有一路作为压力补偿阀的命 令信号同时加到所有补偿阀上，补偿阀控制的输出是 各自回路主控制阀的压降， 当泵的流量足够时， 减压阀 输出的压力就等于泵设定的控制压差，补偿阀控制的 主控制阀口压降也等于设定的压差，负载按需得到流 量。 当流量饱和时， 泵失去对 !! 的控制， 减压阀输出的 但同时输入给所有补偿阀， 补偿阀 信号压力小于 !! ， 控制各自回路主控制阀口压降相等，各负载获得的流 量按照主阀口开度面积分配。 这种补偿形式需要减压阀来为补偿阀提供输入 命令， 结构复杂一些， 图 ５ 是 ＮＡＣＨＩ 控制阀中的压力 补偿阀结构。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 ６１ 页）
回路的回油路上， 仍通过主控制阀进油路阀口控制 流量， 其原理如图 ７ 所示。系统取得的最大负载信 号的使用与阀后补偿方式相同， 因此也可实现饱和 流量比例分配功能。这种布置具有如对惯性负载、 负负载控制、 热油流向控制等优点， 也有一些缺点， 如所有执行器都工作在高压区。目前 ＴＯＳＨＩＢＡ 正 在开发推广这种系统。 通过以上分析， 对挖掘机液压负荷传感系统中 的压力补偿作用总结如下： （１ ） 阀前补偿、 阀后补偿、 回油路补偿均可实现 泵流量充足时按命令准确控制流量和流量饱和时 按比例分配流量的功能。 （２ ） 用泵的反馈信号作为压力补偿阀的控制命 令信号， 就能保证流量饱和时按负载主控制阀口面 积比例分配流量。
工程机械
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通过验证， 各相似准则的取值范围为：
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振器的半径。 需说明， 公式 （１８） 和 （１９） 是在给定的配合比下 得到的，是比较常用的一种情况。当搅拌材料不同 应通过试验分别求得， 但相 时， 常数 & 值是不同的，
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通过验证， 各相似准则的取值范围为：
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（２０ ）
２
结论
根据相似理论和量纲分析法， 通过试验研究， 得
参考文献 １ 江 建 卫． 周 期 式 振 动 搅 拌 机 的 试 验 研 究． 西 安 公 路 交 通 １９９８ 大学学报， ２ 冯忠绪 ． 仿真设计与模型试验 ． 西安： 陕西科学技术出版 １９９７ 社， ３ 郑德如 ． 回归分析和相关分析 ． 上海： 上海人民教育出版 １９８４ 社， 通信地址： 陕西省西安市南二环中段 长安大学 “施工技术 ２００５－０３－１８） （收稿日期： 与装备” 教育部重点实验室 （!"##$%）
ＳＷＥ８５ 履带式挖掘机和 ＳＷＥ１００ 轮式挖掘机使用的 ＲＥＸＲＯＴＨ ＬＵＤＶ 系统就是这种补偿形式的系统。小 松 ＰＣ－６ 的 ＣＬＳＳ 系统也是这种补偿形式。 图 ２ 是 ＲＥＸＲＯＴＨ 生 产 的 负 荷 传 感 ＬＵＤＶ 系 统 Ｍ７ 阀， 阀口 ｍ 为主控制 阀 口 ， 控制进入执行器 的流量， 阀口 ｎ 为控制补偿压力的阀口。图 ２ 表示 最高负载回路的控制阀，其负载信号通过 ＬＳ 管路