告訴你負(fù)載敏感、負(fù)流量、正流量三種系統(tǒng)真正的區(qū)別

告知你負(fù)載敏感、負(fù)流量、正流量三種系統(tǒng)真正的區(qū)分節(jié)能旁通流量掌握系統(tǒng)節(jié)能性較好。在主控閥全部中位時，旁通溢流閥開啟，存在空流壓力損失約3.5MPa，此時有最大的旁通流量損失。操作手柄扳倒一半行程時，主泵流量仍有一局部通過六通滑閥的中立回路流回油箱。先導(dǎo)傳感掌握系統(tǒng)節(jié)能性好。由于主控閥為六通滑閥，仍舊存在中位回油流量損失，但其比旁通流量掌握系統(tǒng)小。在主控閥中位時，回油背壓小，僅0.5MPa左右。當(dāng)操作手柄行程加大，主泵流量和執(zhí)行元件進(jìn)油量隨先導(dǎo)掌握壓力增加而增加。在流量掌握壓力從最小到最大的調(diào)速范圍內(nèi)，主泵流量和執(zhí)行元件進(jìn)油量近似為等距曲線，流量損失變化不大。負(fù)荷傳感系統(tǒng)的節(jié)能性較好。主控閥無串聯(lián)的中立油路回油箱，因此沒有主控閥的中位空流損失。當(dāng)操作手柄中位時，由于主泵沒有備用流量，主泵的空載流量損失在理論上為零。但是，在負(fù)荷傳感主控閥的節(jié)流口存在固定的壓力損失 ΔP(2～2.9MPa)，約為系統(tǒng)最高壓力的6～8.5%。當(dāng)作業(yè)中流量增大時，功率損失(執(zhí)行元件所需流量與壓差ΔP的乘積)也不小。復(fù)合作業(yè)各執(zhí)行元件負(fù)荷壓力相差很大時，由于泵流量只受最高負(fù)荷壓力掌握，主泵供油流量會多于執(zhí)行元件需求流量之和，也會造成功率損失。不同流量掌握系統(tǒng)的扭矩特性比較如圖1所示。負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)中，主泵吸取的扭矩是變動的。在額定功率點上，主泵按負(fù)荷壓力的變化實時調(diào)整泵的排量(參看圖1-a)，因此主泵能夠完全吸取發(fā)動機(jī)輸出的扭矩。旁通流量掌握和先導(dǎo)傳感掌握則因負(fù)荷壓力變化時，主泵流量調(diào)整有一個滯后過程，主泵吸取的扭矩不變，而且為防止發(fā)動機(jī)超負(fù)荷失速，主泵在匹配工作點吸取的扭矩，設(shè)計時低于發(fā)動機(jī)額5～8%的功率。(a)負(fù)荷傳感系統(tǒng) (b)其他流量掌握系統(tǒng)圖1發(fā)動機(jī)與主泵的功率匹配需要說明的是，上述有關(guān)節(jié)能性的比照分析，僅針對流量掌握而言。某一機(jī)型是否節(jié)能，還要考慮是否承受混合動力技術(shù)、發(fā)動機(jī)本身的燃油消耗特性、發(fā)動機(jī)的調(diào)速特性及其動力適應(yīng)掌握 (發(fā)動機(jī)-主泵功率的動態(tài)匹配)、液壓主泵的負(fù)載適應(yīng)掌握、以及主控閥的負(fù)載適應(yīng)掌握等。在液壓挖掘機(jī)上，發(fā)動機(jī)一泵一閥的聯(lián)合掌握是機(jī)電液一體化的系統(tǒng)。除了流量掌握，還有其他的掌握方法來實現(xiàn)節(jié)能，例如自動怠速、短時超載、溢流(切斷)掌握、恒功率掌握、分工況的變功率掌握、以及動臂再生掌握、斗桿再生掌握等等。因此，對于具體廠牌系列或機(jī)型的節(jié)能性推斷，不能簡潔說由于承受了先導(dǎo)傳感掌握(正流量掌握)這種流量掌握方式，節(jié)能性就肯定好。目前對三種流量掌握的節(jié)能效果的優(yōu)劣，還不能作出比照的定論。系統(tǒng)穩(wěn)定性與響應(yīng)性對于液壓系統(tǒng)的流量掌握，可用圖2來分析系統(tǒng)掌握過程的特性。掌握量(流量)到達(dá)目標(biāo)值的時間(響應(yīng)時間)越短，動態(tài)響應(yīng)就快;掌握過程中超調(diào)量(掌握偏差)越小，穩(wěn)定時間就短。響應(yīng)快、穩(wěn)定時間短，就說明掌握的動態(tài)特性好。系統(tǒng)穩(wěn)定之后，流量的實際值與目標(biāo)值之差就是穩(wěn)態(tài)偏差。穩(wěn)態(tài)偏差小，說明靜態(tài)特性好，即系統(tǒng)穩(wěn)定性好。2系統(tǒng)的掌握過程從流量特性來看(圖3)，在旁通流量掌握(圖3-a)和先導(dǎo)傳感掌握(圖3-b)系統(tǒng)中，當(dāng)操作手柄中位時，主泵有備用流量，因此都比無備用流量的負(fù)荷傳感掌握(圖3-c)的動態(tài)響應(yīng)快。由于旁通流量掌握的信號采集點位于主控閥的旁通油路末端，泵控滯后于閥控的延時較先導(dǎo)傳感掌握長一些，所以動態(tài)響應(yīng)較慢。(a)(b)(c)3流量特性的比較從泵控特性來看(圖4)，無論旁通流量掌握(圖4-a)，還是先導(dǎo)傳感掌握(圖4-b)，掌握壓力Pi與與流量Q的關(guān)系曲線都是有坡度的，不像負(fù)荷傳感掌握中壓差ΔP與流量Q的關(guān)系曲線那樣陡變(圖4-c)。因此，旁通流量掌握和先導(dǎo)傳感掌握的超調(diào)量比負(fù)荷傳感掌握小(參看3)，動態(tài)特性比負(fù)荷傳感掌握好。4泵控特性的比較一般的旁通流量掌握和先導(dǎo)傳感掌握都是承受機(jī)-液構(gòu)造實現(xiàn)比例掌握，由于存在機(jī)械慣性，不行避開地存在靜態(tài)誤差，最終也會影響系統(tǒng)的掌握性能。在神鋼的挖掘機(jī)上承受了電液比例技術(shù)加以改進(jìn)，但是，這兩種掌握系統(tǒng)的主要問題都是一種開環(huán)掌握，無法對執(zhí)行元件負(fù)荷壓力對流量的影響作出實時響應(yīng)。負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)特性，是由于對流量承受了閉環(huán)掌握，如圖5所示。當(dāng)負(fù)荷PLS增大，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n下降時，主泵流量Q會減小，主控閥節(jié)流前的壓力 Pp隨之減小。于是，壓差ΔPLS(=Pp-PLS)將減小。主泵的LS閥調(diào)大主泵排量q，反之亦然。即使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降或上升，泵流量Q(=n*q)都相對穩(wěn)定在目標(biāo)值左右，流量Q的調(diào)整過程與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，也就是說，對于外界干擾(負(fù)荷變動)，因負(fù)荷傳感反響信號ΔPLS的作用，負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，增大了系統(tǒng)的剛度。5負(fù)荷傳感的閉環(huán)掌握操作性能執(zhí)行啟動點一般多路滑閥的靜態(tài)特性說明，通過節(jié)流閥口的流量Qa不僅與操作手柄先導(dǎo)閥的行程 (二次先導(dǎo)油壓 Pi)有關(guān)，還與節(jié)流口的壓差ΔPLS=Pp-PLS有關(guān)，而且負(fù)荷壓力越大，主控閥的調(diào)速范圍越小。旁通流量掌握和先導(dǎo)傳感掌握的主控閥的閥芯，越過封油區(qū)進(jìn)入調(diào)速區(qū)時受到軸向液動力的作用，而液動力與節(jié)流閥口壓差有關(guān)，此壓差隨負(fù)荷壓力的變換而轉(zhuǎn)變，因此執(zhí)行元件的啟動點不固定，而是66六通滑閥的流量特性負(fù)荷傳感掌握的主控閥由于有壓力補(bǔ)償閥，節(jié)流閥口前后的壓差ΔPLS是不變的，因此執(zhí)行元件的啟動點固定，不受負(fù)荷大小影響，操作性好。操作者的手感如圖7(a)所示，旁通流量掌握系統(tǒng)與先導(dǎo)傳感掌握系統(tǒng)中，主泵流量是在泵壓上升后漸漸增加的，操作比較嚴(yán)峻。挖掘中遇到硬石頭時，負(fù)荷壓力增大，主控閥滑閥移動的阻力增大，先導(dǎo)手柄的輸出壓力，操作者有手感。在負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)中，主控閥翻開后，ΔPLS才會變小，泵壓急劇上升(參看圖7b)，操作性稍粗暴。由于主控閥節(jié)流口壓差ΔPLS恒定，負(fù)荷壓力的變化不會影響主閥芯的移動，操作者對土質(zhì)的軟硬沒有手感。(a)(b)7操作性比較直線行走力量旁通流量掌握系統(tǒng)與先導(dǎo)傳感掌握系統(tǒng)，直線行走性能好。在復(fù)合操作時，通過直線行走閥串通左右行走馬達(dá)進(jìn)油路，來實現(xiàn)直線行走。即使在單獨操作行走時，雖然左右行走馬達(dá)分別由兩主泵供油，但通過微調(diào)兩個主泵的排量，可使左右行走馬達(dá)的進(jìn)油流量差掌握在±2%內(nèi)。對于雙泵固定合流的負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)(如小松PC-6)，為改善直線行走性能，左右行走壓力補(bǔ)償閥用外部管路聯(lián)通，而且在行走壓力補(bǔ)償閥內(nèi)設(shè)置有節(jié)流元件a來確保行走轉(zhuǎn)向性能，直線行走的左右流4%。在PC-8系列的負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)上，承受了直行PPC信號閥，用左右行走先導(dǎo)壓力差來開關(guān)直行合流閥，確保直線性能和轉(zhuǎn)向性能俱佳。因此，三種流量掌握系統(tǒng)的直線行走力量應(yīng)當(dāng)是不分伯仲的。復(fù)合操作的適應(yīng)性對于旁通流量掌握和先導(dǎo)傳感掌握，在復(fù)合操作工作裝置例如斗桿和鏟斗挖掘作業(yè)時(參看圖8.a)，主泵供油總是優(yōu)先流向負(fù)荷壓力較低的斗桿缸，不易保持操作的同步性，復(fù)合操作適應(yīng)性差。負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)有壓力補(bǔ)償閥，主控閥各閥芯節(jié)流閥口的壓差ΔPLS保持恒定。當(dāng)兩個以上的工作裝置同時操作時，流量安排不受負(fù)荷壓力影響，操作自如，復(fù)合操作性能好。以同時操作鏟斗和斗桿為8(b)所示。(a)(b)8復(fù)合操作性的比較4.牢靠性與可修理性旁通流量掌握系統(tǒng)構(gòu)造比較簡潔，修理也較便利。故障點在主閥中立回路的旁通節(jié)流元件、旁通溢流閥以及主泵上的流量掌握伺服閥。先導(dǎo)傳感掌握系統(tǒng)的可修理性稍差，故障點在先導(dǎo)傳感的梭閥鏈上眾多的單向閥或往復(fù)閥、主泵上的流量掌握伺服閥。負(fù)荷傳感掌握系統(tǒng)除了LS梭閥鏈和主泵的LS閥，主控閥和壓力補(bǔ)償閥構(gòu)造簡單，滑閥內(nèi)孔還有閥，量孔和油溝多，密封件多，增加了故障點，對液壓油的清潔度要求更高。應(yīng)當(dāng)說，三種掌握方式的牢靠性、可修理性都經(jīng)過了多年的生產(chǎn)性驗證，也得到了市場的認(rèn)可。但是，負(fù)荷傳感掌握的制造本錢和維護(hù)本錢還是要高一些。5.定性比較表1列出了三種流量掌握方式的性能比照。液壓挖掘機(jī)制造廠商，在擬定液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案，確定流量掌握方式時，會從整機(jī)的性價比動身，既有對三種掌握方式性能指標(biāo)的綜合評價，也有對本錢因素和銷售價格的競爭分析。同一主機(jī)廠的挖掘機(jī)，先后選擇過不同的流量掌握方式。例如，日立建機(jī)在1986年的UH系列上承受先導(dǎo)傳感(P)掌握(參看表1)，1991年的EX-2系列承受負(fù)荷傳感掌握，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系列又承受了先導(dǎo)傳感(E/P)掌握。神鋼的SK系列則有先導(dǎo)傳感(E/P)掌握到旁通流量(E/N)掌握，再到先導(dǎo)傳感(E/P)掌握的演化。小松從旁通流