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1、厂负流量控制泵ttt）一功胃/斗肝卑生控盘-动皆闻就先控制飙有中先寻节瘵控制系毓西至合令淤控制（作如控制）负荷乍魏礁L恒扭丸控制(Tvcfi)幷 Q=con5t(CUt-offW I(pcH)流量控制方式在挖掘机的液压系统内，流量Q、压力P及能耗（流量损失AQ、压力损失厶P）等参数的变化，反映 了液压传动过程的控制特性。液压系统工作时，压力P不是系统的固有参数，而是由外负荷决定的。 因此，当发动机转速ne 一定时，要对液压系统的功率进行调节，其实是对液压缸、液压马达等执行元 件的进油量Qa进行调节有两种方法调节系统流量。第一种方法是泵控方式，通过改变主泵的每转排量 q 来调节主泵的输出流 量Q
2、p,称为容积调速。除了容积调速，还有一种泵控方式是通过动力模式下的变功率控制，利用外部指令设定不同工况下不 同的发动机输出功率来改变主泵转速ne,从而调节主泵输出流量Q=nq。调节系统流量的第二种方法是阀控方式，可对主泵输出的流量进行二次调节。这种通过改变主控阀开 度来调节执行元件的进油量，称为节流调速。常见的节流调速采用操作手柄（踏板）先导阀输出的二 次先导压力来调节主控阀的开度。AHs=COBt QK|三铲琳先导传誡蘇球立叵即三曲連生摭，翳蠶任I純流斃制系航蒂骼节湖）一旁通流量控制典型的旁通流量控制如图3所示。要实现旁通流量控制，液压系统在结构上应同时具备以下三个条件： 主控阀为中位开路的
3、三位六通阀，主控阀的各叠加阀的进油路为串并联；在主控阀中位芳通回油路的底 端设置有节流元件，同时并联有低压溢流阀。在节流元件进油口设置取压口，提取该点压力，作为流量控 制的信号压力Pi。用于旁通流量控制的主控阀有如川崎的KMX系列控制阀、东芝的DX22/28型和UDX36型控制阀；主泵的控制特性一般应为负流量控制（日立EX5系列除外），即主泵的流量变化 QP与信 号压力的变化 Pi成反比，而且主泵的负流量控制阀（NC阀）在主泵调节器上的位置，应确保恒扭矩控制 （TVC）优先。用于旁通流量控制的主泵有如川崎的K3V和K5V系列柱塞泵。弟亀节ftTn图3川崎的贞流量控制2.1旁通流量控制的原理 如
4、图3所示，旁路节流阀的节流口前后压差 P=Pi=QR乡KA式中Pi回油节流口前的压力。略去回油的背压时， P=Pi。QR 主控阀中位回油流量（m3 /s）。A回油节流口通流面积（m2）.K常数，与节流口的收缩系数、速度系数、油液重度等有关，K由实验决定。对于具体的回油节流阀结构，A、K为一定数，旁通流量QR与Pi的关系如图4第四象限所示：QR越大，Pi越大，QR与Pi呈抛物线的函数关系。当主控阀各阀芯均处于中位时，QR最大，控制压力Pi也最大，其值由旁路溢流阀调定（参看图3）,此时主泵流量QP最小为Qpo，如图4第一象限所示。以装用川崎精机KMX15R主阀的系统为例，旁通流量QR 最大为30L
5、/min,此时旁通溢流阀开启，控制压力Pi达到最大值3.5MPa。 当主控阀的阀芯开度达到执行元 件进油量QA与主泵供油量QP相等时，中位旁通回油流量QR接近于0,控制压力Pi变得很小，主泵流量 QP 已调到最大，如图 4 第二象限所示。主控阀芯行程改变时，控制压力 Pi 随动变化，执行元件的进油量QA为主泵供油量QP与旁通流量QR之差，参看图4第二象限。 表2列出了采用旁通流量控制的部分厂 牌与机型。表2 典型的旁通流量控制厂韓/系列型旁通流量传感元 件控制机瑾泵掘特性松PC-3PC-5逋油鶴下游有射 流烤羈器！在主泵 陶酿岡的辰级有 冗阀.在射流传感器进出油口 提取压差可-印）.占 此压差
6、控制NC 1叭对进 入主泵伺服液压蠶的先 导油进彳亍芍流减压.Jf*日EX-S在主摊阀中立油 路末端有泵控制 1曙色挖芍流圈与 压力调节阀.中立油路的旁適流量与 节流阀詰的压力W的平 牙才匸成正比，主泵流量 Q与控制生力珀成反比.Q、ZX-5泵控制阀的节流 阀Q在主控岡 中立油路未端：而 泵控制阀的谟生 阀 E）对初级先 导油进行咸压.音通流量通过泵控制岡 的作同，谓节流量控制 压为?i3主泵流量Q与 控制压力Pi成正比-:/钢St-6在主缠岡中立油 鶴末端设査负控 芍流阀1且在芍流 阀进出油n安裳 电子低压传感器.将负控压力Pn和背压 Tn变送为电压信号，自 机屯控制器处瑾后】向 圭泵电液比
7、例阀发出瓷 量隹号.PnTn代R-3R-5R-7R-9在主控阀中立油 路耒端有负控镒 流岡（节流单向 圈）.从逻軽阀来的中位旁適 回油：经底部负控燼流 阀节流形成整制生力FL.疹?L 尢于 3. 9MPa 时，主泵流盍最小1:DH-SDH-5DH-7DH-9雀主控岡中立油 路末端有负控阀.主泵谓芍器接登负控阀 反馈的指令但力fp, fp 与主泵流量咸反吃.、:S&OBSOOC3000在主控阀中金油 踏末端有流量挫 制阀贞流量墟制庄力PN进 入主泵谓节器，对泵压 ?U ?2及功率壹渎压力 岀决定的泵流量Q进行 调节.QK,2.3小松的OLSS系统（此系统并非本文所述的负荷传感系统，而是早期的旁通
8、流量控制系统）1981年以后，小松公司在PC4001, PC6501及40t级以下的PC3、PC5系列挖掘机上，采用 了 OLSS系统（Opened Center Load Sensing System中位开式负荷传感系统），如图8所示。I图8小松的OLSS系统射流传感器如图9所示。王控阀中位旁通油流Qc从元件1的小孔do以射流形态喷出，大部分射流碰到螺 套2的端面，其压力Pd （背压）接近油箱压力；小部分射流经小孔d1,流入螺套2的B腔，由于d1d0, 这部分射流的动压力被节流减压后成为射流压力Pt与Pd。dlB射流传感器输出的压差（Pt-Pd）与旁通流量Qc的关系如图10曲线a段所示。当操
9、作手柄处于中位，旁通 流量超过40L/min时，溢流阀3开启（图9），压差稳定在1.5MPa左右，如图10直线b段所示，此时主泵 排量最小。 压力Pt与Pd由软管传到主泵的NC阀二端（参看图8），通过NC阀对主泵排量进行控制。压差（Pt-Pd）与主泵排量Q呈反比关系（参看表2）。2.6 日立 EX5 的正流量控制系统 （旁通控制） 日立建机在 EX5 系列上采用了正流量控制系统，泵流量控制阀在油路上的位置如图 16 所示。 2000 年， 日立推出的 ZX 系列也采用了正流量控制系统，但泵流量控制阀的结构和安装位置有很大的差异（参看图 20）,虽然都称之为正流量控制，但二者流量控制的机理却全然
10、不同：EX5采用的是旁通流量控制，而 ZX采用的是先导传感控制，详见后述。EX5的泵流量控制阀包括泵控制阀A和减压阀B,如图17所示。当控制阀开度变小，旁通流量Qd增大 时，泵控制阀的滑阀A向右移动，调节阀B的设定压力降低，来自先导泵的初级先导压力被调压阀B分流 而输出较低的控制压力Pi。控制压力Pi被传到主泵调节器，使泵排量按Pi压力成正比减小，因此称为正流 量控制（参看表 2）。 在这里，阀 A 用于检测旁通流量，阀 B 的作用则相当于逻辑电路的“非门”。先导 泵提供控制压力源，初级先导压力经过阀 B 的调制而成为旁通流量控制的信号压力。 EX5 采用的是正 流量控制。这一实例表明旁通流量
11、控制多为负流量控制也有正流量控制。但是，先导传感控制却都是正流 量控制（参看表 3）。二先导传感控制典型的先导传感控制系统如图 18所示。要实现先导传感控制，液压系统在结构上应同时具备以下三个条件： 主控阀为中位开路的三位六通阀，主控阀的各叠加阀的进油路为串并联。不过，为减小液动力的影响， 增大调速范围，改善滑阀的静特性，提高微调性能，对主控阀阀芯台肩切口的形状尺寸、封油长度与开口 量的比例，都进行了优化设计；用梭阀链对各操作阀输出的二次先导压力进行比较，选择其中最高的先 导压力Pi作为先导传感控制的信号压力；主泵的控制特性为正流量控制，即主泵的流量变化AQp应与先导传感的控制压力的变化A P
12、i成正比，而且主泵的调节器应使恒扭矩控制优先于流量控制。 力士乐公 司的A8VS0系列主泵和M8、M9系列主控阀，川崎的K3VDIP系列主泵和KMxRA系列主控阀，都适于构建 先导传感控制系统。 表3列出了采用先导传感控制的部分厂牌机型。bl滋剛l图1E 先导传感控制系统神報1立表3 典型的先导传感控制匡力伐感器低压传感器检测备 2次 丸导压力；白輕制霜輸入电 匡侑号.经控制器能理后， 再向电液比例國输岀电流 信号，来谓节主泵排羞.厂韓/系列先导压为传感控制机理 型号元件泵握特性祓阀-泵流量控 制阖（在雀号挫制阀内）占祓阀輕选择的 高二戎 先导庄力PWJDEIX调芍泵流曼 蜒制阀，对初级丸导压
13、力?C 节流咸压肩，輸出正流量捏 制压力氏.518通过梭冏链：选眾最鬲的二 氏先导压力珀作为控制压 力，直接入主泵谟莘器.W206逋过梭岡讎；选取聂.高的二 洗先导压力?i作为握制压力，直接了入主泵调节器.3.1先导传感控制的流量特性 先导传感控制的流量特性如图19所示。Qp为主泵供油流量，Qpo是主泵 的最小流量（备用流量），Qp是由泵出口压力与发动机转速决定的主泵最大流量。Qa为执行元件的进油 流量。 Pis 是主泵的起调控制压力， Pie 为主泵的终调控制压力。3.2日立ZX的正流量控制系统如图20所示，在先导操作阀的集油板（信号控制阀）内，通过梭阀117 组成的梭阀链，对各个二次先导压
14、力 Ps 比较后，选取复合操作时的最高先导压力 Psmax。A于图20AL信号控制阀* 1亘* &MRIAM fMhPsmax传到泵流量控制阀（参看图21）的弹簧室内，推动阀柱。来自先导泵的初级先导压力Pc,经过阀柱 打开的阀口节流后，流向油口 SA。二次先导压力Psmax越大，Pi越大。最后，由软管将流量控制压力Pi 传到主泵调节器上。当流量控制压力Pi传到调节器右端时（参看图22），推动控制活塞4向左移动。于是，伺服活塞10大腔的 油被阀芯3节流后，再从Dr油口流回油箱，而活塞10在右端的先导压力作用下将向左移动，将主泵的排 量调大。Pi越大，伺服活塞向左的行程越大，主泵排量越大，这种正流量控制的特性如图23所示。图23上泵流量Q是在某一工况下，由左右主泵输出的平均压力（Pd1+Pd2） /2和由发动机转速决定的功 率变换比例阀输出压力Pps决定的最大泵油量。先导传感压力Pi则通过正流量控制滑阀3 （参看图22）， 对流量Q再次进行调制。汕口 SA仆初址先导任力PcSfc 导IE jfj Ffi图21 ZX白勺泵流量控制阀AA :柱 弄MIM4-话事10-悯I洁期12-连杆图22 ZX的主泵调节器流昱图23 ZX的泵虎量挫制特也
