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1、挖掘机不同液压系统的节能效果1. 中心开式负荷传感系统原理图1表明中心开式负荷传感液压系统(OLSS)的原理。图2是主泵工作的特性曲线，泵在 一定转速下，工作点无论在哪条曲线上，它的纵、横坐标分别是压力和流量，两者的乘积就 是功率。si申心开蛊负液压系生原理图1 中所表示的操纵阀是大为简化了的多路阀示意图，它由先导或机械手柄、踏板控制 其开度。阀芯在中位时，其中心油路是开放的，主泵回油从此通 过，故称之为“中心开式”。 手柄、踏板开度增大时，阀芯A 口、B 口开度也按比例增大，工作油量增多，使阀中心开度 减小、回油量减小;反之，回油量则增大。 射流传感器(以下称射流阀)装于多路阀回油路的 末端
2、，主阀开度越小，则回油量越大，射流阀的进、出油压差就越大，其输出压差(Pd-Pb) 也越大;反之，此压差就越小。在主泵上还装有负流量控制阀（NC阀），当Pd-Pb压差增大 时，它的开度就减小，使控制泵油压 Pi 减小、主泵输出功率减小;反之，输出功 率增大。该系统在发动机带动主泵空运转时，全部液压油通过主阀中心及射流阀回油箱，此时射 流阀进、出油压差最大，输出压差Pd-Pb也最大，NC阀开度最小，控制泵的油压受到最强 的节流，输出油压 Pi 最小，主泵伺服缸驱使主泵输出最小流量。当人为操作控制手柄、踏 板满负荷工作时，情况与以上相反，主阀回 油量最小，主泵输出最大功率（见图 2）。当中 度负荷
3、工作时，控制主阀开度不大，主泵输出功率介于上述两种情况之间，按与其开度相适 应的特性曲线工作（主阀 开度大小决定工作的那条曲线），以节省能量。图3中的（a）、（b）、（c）分别是在空负荷、轻负荷和强阻力作业时该系统的节能效果图。 传统的恒功率控制只在最外特性曲线上工作，所消耗的 功率由 0abc 四边形面积决定;中心 开式负荷传感系统也可在最外特性曲线上工作，但当在空负荷、轻负荷和强阻力作业时，消 耗功率由 0123 四边形面积决 定，两者的面积差（图中影线部分）就是后者较前者所节省的能 量。2. 负流量控制系统原理图4 表示负流量控制系统原理。它的主阀也是中心开式的，主阀回油油路末端装有节流
4、 阀，在节流阀之前引出一油路，以控制主泵的变量液压缸。主阀也由先导或机械手柄、踏板 等成正比例控制其开度，阀芯开度大时，工作油流量变大，回油量变小;反之，回油量就大。该系统在发动机带动主泵空运转时，全部液压油通过主阀中心回油箱。在节流阀前回油 压力最大，此最大的压力驱使变量液压缸使主泵输出流量最小，故 称之为负流量控制系统。 当人为操作控制手柄、踏板满负荷工作时，情况与上述相反，主泵则输出最大功率。在中等 负荷工作时，控制主阀开度不大，主泵输出功率 介于上述两种情况之间。总体来看，其效 果与中心开式负荷传感系统是相同的，它的主泵特性曲线也类似图2，其节能效果也可用图 3 描述。3. 几种系统的
5、比较中心开式负荷传感系统与负流量控制系统相比较，基本原理是一致的，都是利用主阀回 油压力的变化控制主泵输出功率，都是回油量大时主泵输出功率就小，但两者的结构和配置 有所不同。中心开式负荷传感系统采用正控主泵，即控制主泵变量的油压越高，泵的输出功率越大。 该控制油压由控制泵提供，油压大小由NC阀按照射流阀压差大小成反比例控制。负流量控 制系统采用负控泵，其控制油压直接由回油节流阀前的回油压力提供。两者相比，后者要简 单得多。正控泵之所以得到负流量控制总的效果,是因为NC阀对回油压力做了反比例控制。 理论上讲，负流量控制系统以其简单的结构配置完全可以代替中心开式负荷传感系统。正流量控制系统是与以上
6、两种系统相并列的另外一种控制系统。它采用正控泵，由各先 导阀中开度最大的一个先导压力正向控制主泵的输出功率，而最大 先导压力由梭阀组实时 地从各先导阀中检测比较出来。它的节能效果也类似图3，但它只根据开度最大的一路阀控 制泵的输出功率，其余各阀开度无论大小都不参与 控制过程。这显然不如前两种系统，控 制作用取决于总体负荷量的更为合理。S3不同工况的节龍效畏砂).(c):.负荷传感系统(或称负载敏感系统)，由中心闭式阀和压力补偿器组成，其控制原理与以 上几种系统截然不同，功能更优越。图4负逹虽控制聚妊原理1注泵2泵塑机构3,先导陶4主阀4. 各种系统的应用中心开式负荷传感系统(OLSS)主要用在
7、20世纪90年代大、中型挖掘机上，最常见的是用在日本小松“-5”系列挖掘机上。负流量控制系统起源于日本，20 世纪 80 年代出现在挖掘机上，90年代广泛用于中型挖 掘机。它结构简单，有一定节能效果，日本大量的中型挖掘机采用此系统。正流量控制系统主要见于德国力士乐公司，它需要较大的梭阀组予以支持，目前它的用 量在减少。负荷传感系统发祥于20 世纪 80 年代的欧洲，越来越广泛地运用于中小型挖掘机上，节 能效果显著。它在各执行机构同时工作时，流量供给只取决于操 纵手柄的开度，而与负荷 大小无关，这克服了中心开式阀的这一缺点，使得作业可控性很强。德国力士乐公司的 LUDV 系统、林德公司的 LSC 系统、日本小松公 司的 CLSS 系统以及日立建机公司的负荷传感系统 都属于这一类。以上挖掘机液压控制系统共同特点是，中等负荷、空载和强阻力工作时节能效果明显 与 CPU 电子控制系统以及发动机控制装置联合应用，可使其控制功能大为扩展，实现极限负 荷控制、多挡功率控制、空负荷自动低速运转等多种自动化功能。（作者地址：天津市红桥区丁字沽三号路天津工程机械研究院300131）工程机械中国网： http:/
