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开中心和闭中心优缺点对比分析

作者: 陈师傅

发布时间: 2019-12-20 10:49:58

  (三)、开中心和闭中心优缺点对比分析

  下面就挖掘机对液压系统的主要性能要求来进行探讨:

  1.调速性能

  1.开中心:执行器起动点(阀的死区)随负载和泵流量而变;调速区域随负载和泵流量

  而变,重负载调速区域小,流量调整行程小;有负载漂移现象,即操纵杆位置不变,随负载 改变,执行器速度发生变化;微调和精细作业困难,调速性能差。

  2.闭中心:执行器的速度只与该操纵阀杆的行程有关,与负载压力和油泵流量无关,无负载漂移现象。

  还可以采用改变补偿压差的方法获得很好地微调功能,调速性能很好。

  2.执行器同时动作,复合操作性能

  1.开中心:由于负载干涉,司机难以恰当地控制去各执行器的流量,很难相互配合实现

  所要求的复合动作。为了运动上独立,需要单独一个泵供一个执行器。

  2.闭中心:无负载干涉现象,同时动作时各执行器的运动速度只与其阀杆行程有关,司

  机易按自己的愿望来控制其复合动作,单泵供多个执行器仍能保持各执行器运动的独立性, 当流量饱和时,各执行器的速度按其行程等比例地下降,这样仍保持原来的运动关系。 3.各阀杆供油流量选择自由度

  (1)开中心:各阀杆最大流量由泵流量所确定不能选择,但各执行器需要的流量往往是 不同的,油缸伸出和缩回所需流量往往也是不同的。在作业过程不同工况,执行器对油泵流 量需要不同时,只能采用泵分流或合流有级设定。还要用通断型阀来改变供油关系,采用节 流孔和节流阀来改变各路的供油量,但仍不能满足挖掘机各工况对执行器的流量要求。

  (2)闭中心:对任一执行器均能通过阀杆行程按需限制最大流量,设定适宜的最高速度, 可以通过操纵阀杆行程获得低于最高速度的任意速度。

  图 6 为日立建机闭中心各阀的流量设定与开中心流量设定比较的示意图,从图中可看出 闭中心各阀流量设定的自由度比开中心要大得多。因此闭中心能更好地符合挖掘机工况对各 执行器的流量要求,使液压系统供油更加合理。

  闭中心系统 开中心系统 ←流量 流量→

  另外,挖掘机是多功能的机械,其上可装不同的附属装置,但多种多样的附属装置要求 不同的流量。对开中心来说,阀系统无法设定其流量,对闭中心来说,同一阀杆只需调整其 行程,就能改变流量来符合各种附属装置的流量需要。

  4.从节能和生产率上来看

  节能非常重要,这不仅涉及使用成本、经济性,还涉及能耗和排放的环境问题,反映作

  业效率的生产率也非常重要。

  有人认为采用负载敏感压力补偿系统进行流量控制,需要一定补偿压差,会造成能量损

  失,因此认为闭中心能量损失大,实际上这观点是不对的。因为开中心旁通回油形式,通过 阀体节流必然有液阻和能量损失,两者从阀的角度来看是差不多的。通过阀的损失主要由阀 的尺寸选择和设计技术所决定。

  必须指出分析阀和液压系统的能耗不能单纯从阀和液压系统来看,要从人机系统组合总 的效果来看。闭中心由于操纵性好,容易实现理想的操作动作,工作效率高,能耗也低。

  表 1 为小松公司开中心和闭中心实际土方作业对比试验的结果。生产率以单位时间土方 量来表示,油耗以单位燃油量的作业量来表示,采用两个机种 10T 级和 20T 级,二者马力 相同,从试验结果可知,无论生产率还是油耗都是闭中心为优。应该说明 10T 级,开中心 采用双泵系统,闭中心采用单泵系统。双泵本身要比单泵系统省油,故单位时间油耗闭中心 稍大于开中心。但最终评价能耗的指标是单位燃油量的作业量,仍然是闭中心优于开中心。

  从对比数据来看两者有不少的差距。

  5.动态性能

  挖掘机工作装置是大质量惯性系统,大容积的执行器要考虑油的体积弹性系数,因此存 在动态特性问题。开中心采用旁通节流,响应快,起动平稳,而且系统稳定不易振动,从这 一点来说,其操作感觉好,而闭中心系统靠压力补偿改变流量,使执行器速度变化。当遇到 大惯性负载时会产生压力变化快,流量跟不上现象,使压力补偿阀不能按正确补偿压力调整,产生过度和不足调整。泵和多路操纵阀之间连接管道较长时,会引起压力传递滞后,因此闭 中心易产生响应慢,操纵控制不稳定等问题。

  这是初期闭中心存在的缺点,但经过实际使用和不断改进,这些问题基本上得到解决, 通过适当调整压力补偿程度可以得到完全补偿特性,接近开中心的特性或介于两者之间的中 间特性。

  综上所述可得出以下结论:闭中心负载敏感压力补偿是为了使液压系统能更好地符合挖 掘机复杂工况而开发出来的新型的液压系统,从工作原理根本上来看,其供油和调速方式理 想合理,能更好地符合挖掘机作业要求。

  作为多路阀液压系统,主要性能是操纵性,所谓操纵性就是能否按司机的愿望,快慢很 自在地控制作业装置的运动。

  开中心不能实现理想的操作动作,必然产生不正确和无谓的浪费动作,必然加重司机的 生理和心理负担。装上开中心系统的挖掘机只能看成是一台粗糙的机械,不要说生手,就是 熟练司机也很难驾驭。必然作业效率低和油耗高,这就是为什么很多挖掘机厂家过去采用开 中心现改为闭中心的原因。这个技术发展的动向希望引起我国挖掘机厂家足够的重视。

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