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与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统

作者: 陈师傅

发布时间: 2019-12-19 11:02:39

随着发动机的转速改变油泵流量随之变化,要求油泵控制目标补偿压差和多路阀进出口
压差也随之改变,要求目标补偿压差随发动机转速自动变化,随着发动机转速上升,目标 补偿压差自动增加。为此 NACHI 采用转速匹配控制阀(图一中 E)。
利用先导操纵定量泵输出的液压油。经过定节流口产生的压差来检出发动机转速。因 为定量泵的流量与发动机转速成正比,通过节流孔 S 产生的压差与泵的流量有关。把节流 孔 S 前后压差作为油泵调节阀的目标压差。从而使油泵的排量控制与发动机转速相匹配。
通过转速匹配阀(实际是压差调节阀)检出节流孔前后压差 P0。 
从转速匹配阀的力平衡可得:
P0=P1-P2
式中:
P1— 节流孔前压力
P2— 节流孔后压力
在原油泵调节阀上取掉弹簧,将 P0 作用于油泵调节阀的左端,作为目标补偿压差(替
代弹簧作用)与补偿压力 PLS(作用在油泵调节阀的右端)相平衡,按 P0= PLS 来调节油泵 的流量。
PLS=PV-PLmax 为多路阀进口压力和最高负载压力之差。PLS= Pm-PL,PLS 也是各操纵阀入 口压力 Pm 和出口压力 PL 之压差。
目标补偿压差△P(PLS)随发动机转速而变,使系统与发动机工况相匹配,使得在所有 
发动机转速范围都能保持最佳的操纵感觉,改善了微调操作性能,也降低了系统的能耗。 图五(a)为通常负载敏感系统,图中表示在发动机高转速和低转速时,阀杆行程和通过流量的关系曲线。

从图中可见,当发动机在低转速时,阀杆达到一定行程后,阀杆行程(阀的开度)增 加,阀控制的流量保持不变(在图中水平线)。
图五(b)为转速连动控制的负载敏感系统,由于转速连动控制,当发动机转速低时, 补偿压差降低,因此该情况下,阀杆行程和通过流量曲线,为一条连续的倾斜线,没有水 平线区段。
发动机高转速和低转速,流量与行程的特性曲线,仅斜率不同,发动机低转速时,特 性曲线倾斜度小,微调操作性能好。
四.与自身负载压力相关的压力补偿阀(见图六)
压力补偿是保持操纵阀的进出口压差在目标压差值来进行控制的。当遇到惯性负载较 大时,例如挖掘机回转马达启动时,负载压力变化比回转速度变化来的快,负载压力 PL 迅 速升高,而流量增加跟不上,使压力补偿阀不能按补偿压力正确调整,产生过度或不足调 整,来回摆动,伴随着产生大的流量变动。使得进入回转马达的流量偏离目标流量来回增 减变动,引起回转马达产生振摆波动。为了避免这个问题,过去挖掘机采用负载敏感压力 补偿系统时,一般回转马达独立地采用单泵供油。
NACHI 为了解决这个问题,开发了与自身负载压力相关的压力补偿阀,其具体结构见 图六。
它由阀体、滑阀和柱塞组成,滑阀的右端有一个受压面积 A1,作用着操纵阀的进口压 力,滑阀的左端有两个受压面积 A2 和 A3,分别作用着补偿压力 PLS 和自己的负载压力 PL (如图六所示)。


PLSA2+PLA3= PmA1
操纵阀进出口压差 △P= Pm-PL
如 A2=A3=A,令 K=A/A1
则: △P=KPLS-(1-K)PL
当 A=A1 △P=PLS △P 等于补偿压力
当 A≠A1 时 A1>A K<1 △P 随负荷增加而减少
A1>A K>1 △P 随负荷增加而增加

采用 K<1 压力补偿阀结构,△P 与自身负载压力有关,如图七所示,随着自身负载压 力的提高,压差△P 减少,使得流量自动减少,这样当遇到惯性负荷时,不会因负载压力突 然增高,产生压力补偿阀过度调整,使进入回转马达的流量超过目标流量。避免了产生来 回振摆的现象。
采用了这种与自身负载压力相关的压力补偿阀,遇到惯性负荷也能平稳控制,挖掘机 回转就不需要采用单独油泵供油。
五.液压系统其他功能阀(见图一)
1.安全阀 A:控制系统油压。
2.中位卸载阀 B:从符号原理图上可知,该阀是二位二通阀。
中位卸载阀力平衡方程式为:
P•A=(P0+PLmax)A+F P=P0+PLmax+F/A
式中:
F— 弹簧力
A— 阀液压作用面积
当油泵压力 P>P0+PLmax+F/A 时,油泵就通过此阀溢流。当所有操纵阀杆都在中位时,
PLmax =0(即回油),即此时油泵卸载压力为 P0+F/A。
由于有弹簧力 F/A 的作用,因此 P-PLmax=PLS>P0,油泵调节阀处于右位(见图三)。先
导操纵压力油进入泵的变量机构,使变量泵的流量变到最小。 
该液压系统,当所有操纵阀都不工作时,泵处于最小排量和很低油压下运转。
3.切断阀 C: 
从符号原理图上可知,该阀为压力阀。
其力平衡方程式为:PLmax+P0=F/A
式中:
F— 弹簧力
A— 阀液压作用面积
当最高负载压力PLmax 超过设定值时,此阀打开排油。由于液压油流动,产生压差,使
P-PLmax 增大,油泵流量调节阀起作用,油泵流量减至最小。 
4.等差减压阀 D(见图一)
应该说明系统中等差减压阀D 输入油压不是主油泵压力油P,而是先导油泵压力油Pp, 因此系统补偿压差 PLS 不是由液压系统主油泵产生,而是由先导油泵产生。

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