负载敏感技术在液压系统中的应用

　　引 言

　　液压技术是基于帕斯卡定律(Pascal law)的一种利用静压来实现功率传递的应用技术。该技术真正意义上的大规模得以应用还是近百年来的事。液压技术可应用在需要传递高功率密度及负载运动需精确控制的场合。

　　对于液压系统来说，主要涉及的变量有两个，即：速度(流量)与力(压力)。液压系统的压力是由负载来确定的，而流量是系统重点要控制的变量。

　　流量与压力的乘积为功率，因此，采用何种方式来对上述两个变量进行控制，便关系到系统的功率利用率问题。

　　在上世纪60年代以前，液压界的人士一直无法回避的是液压系统效率低下问题。随着负载敏感技术的日益成熟，这种情况正逐渐得到改善。

　　1 负载敏感技术的原理

　　简言之，负载敏感技术就是将负载所需的压力、流量与泵源的压力流量匹配起来以最大程度提高系统效率的一种技术。

　　要提高系统的功率利用效率，一方面要将负载所需的压力与泵源的输出压力匹配，另一方面，泵源的输出流量正好满足负载驱动速度的需要。此外，还需要实现待机状态的低功耗。

　　如图1所示，实现负载敏感控制的系统由如下元件组成：负载敏感变量柱塞泵1；速度调节元件(节流阀)2；压力传感元件(梭阀)3。

　　在负载敏感泵1上集成有流量阀4及压力阀5。压力阀5用于限定泵的最高工作压力P 。负载的驱动压力P 则通过梭阀3反馈到泵的控制口X，流量阀4用于限定泵出口至液压缸进油口之间的压差△p。这样连接的结果是：液压缸运动的速度取决于节流阀2的开度。在此系统中，节流阀2与流量阀4共同构成了一个调速阀。

　　1一负载敏感泵；2一节流阀；3一梭阀；4一流量阀；5一压力阀

　　图1负载敏感控制原理图

　　只要在PL≤Pe-△P的范围内，无论负载如何变化，泵提供的流量始终与负载的要求相适应，而泵的输出压力则为PL+△p。

　　这样，液压系统的效率(不计泵的效率及液压缸的效率)为p1/(PL+△P)。

　　当液压系统未工作而处于待机状态时，负载压力PL=0，系统的待机功率损耗为：

　　P=△Pq

　　其中，q 为泵的外泄漏及控制流量损失。采用负载敏感技术的好处是：系统的输出压力

　　及流量直接取决于负载的要求，可以大大提高系统的效率。

　　2 应用实例

　　图1所示的系统是负载敏感系统的一种典型应用，但实际的系统构成远比该系统的构成更为复杂。如果负载敏感泵与比例阀相结合的话，则系统构成的灵活性可以得到极大的提高。