液压挖掘机的三种流量控制方式.docx

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1、液压挖掘机的三种流量控制方式摘要 ：在液压挖掘机的负载适应控制策略中，负流量（ Negative FlowControl ）、正流量控制（ Positive Flow Control ）及负荷传感器控制（ Load Sensing Control）三种流量控制方式的流行称谓，是按其泵控特性来分类的。 本文通过对多种厂牌型号挖掘机的比较分析，提出了旁通流量控制（ By-pass Flow Control）、先导传感控制（Pilot Sensing Control）及负荷传感控制的分 类。这一分类方法，对于设计时比较不同控制系统的性能和维修时理解不同控制 系统结构和功能的特点，都有所裨益。1. 流

2、量控制在挖掘机的液压系统内，流量 Q、压力 P 及能耗（流量损失Q、 压力损失 P）等参数的变化，反映了液压传动过程的控制特性。液 压系统工作时，压力 P 不是系统的固有参数，而是由外负荷决定的。 因此，当发动机转速 n 一定时，要对液压系统的功率进行调节，其实e是对液压缸、液压马达等执行元件的进油量 Q 进行调节（参看图 1）。a图 1.流量调节如图 2 所示，有两种方法调节系统流量。第一种方法是泵控方 式，通过改变主泵的每转排量 q 来调节主泵的输出流量 Q 称为容积p，调速。常见的容积调速方式包括：利用主泵出口压力 P 与主泵排量Pq 的乘积保持不变的恒扭矩控制；利用发动机转速传感（ES

3、S）使 主泵吸收的扭矩 p q 与主泵转速 n 的乘积保持不变的恒功率控制；P在临近系统溢流压力时，减小主泵排量的压力切断控制；配用破碎 头等作业附件时，由外部指令限定主泵最大排量的最大流量二段控 制；双泵系统中，利用两泵出口压力的平均值与主泵流量乘积保持 不变的交叉功率控制（相加控制或总功率控制）；多泵系统中，因 主泵组的液压总功率大于发动机的输出功率，为防止发动机出现失 速，采用了极限负荷控制。除了容积调速，还有一种泵控方式是通过动力模式下的变功率控 制，利用外部指令设定不同工况下不同的发动机输出功率来改变主泵 转速 n ，从而调节主泵输出流量 Q=nq。e调节系统流量的第二种方法是阀控方

4、式，可对主泵输出的流量进 行二次调节。这种通过改变主控阀开度来调节执行元件的进油量，称 为节流调速。常见的节流调速采用操作手柄（踏板）先导阀输出的二 次先导压力来调节主控阀的开度。除了节流调速，还有其他多种阀控方式来调节执行元件的进油 量，例如：在不同作业模式下，利用外部指令对双泵合流与分流的控 制；动臂再生控制与斗杆再生控制；直线行走控制；复合作业时的动 臂优先控制或回转优先控制等等。容积调速的传动效率高，但是动特性差。节流调速动特性好，但 是传动效率低。因此，在液压挖掘机上同时采用了容积调速与节流调 节，以适应作业中执行元件对流量的需求。不唯如此，为实现节能， 还要使容积调速时对主泵的控制

5、与节流调速时对主控阀的控制协调 起来，泵控对阀控实时响应。就是说，当主控阀的节流开度关小时， 主泵的排量也要立即关小，反之亦然。这种按需供油的泵阀联合控制 被称为流量控制。在液压挖掘机上，采用了三种流量控制方式：旁通流量控制、先 导传感控制及负荷传感控制。表 1 列出了部分厂牌机型采用的流量控 制方式。图 2液压挖掘机的流量调节表 1液压挖掘机的流量控制方式举例整机质量（t）10-12 15-18 20 22-24 25-28 30-32 40-45控制系统小松PC-3,PC-5 BF（N）BF（N）BF（N） BF（N） BF（N） BF（N） BF（N）PC-6,PC-7,PC-8 LS

6、LS LS LS LS LS LSOLSS(中位开式负荷传感系统) CLSS(中位闭式负荷传感系统)UH一一PS(P)PS(P)PS(P)PS(P)PS(P)日立EX-2EX-5ZX,ZX-3一一一一一一LSBF(P)PS(E/P)LS LSBF(P) BF(P)PS(E/P) PS(E/P)LS LS ELLE(电子控制负荷传感系统) BF(P) BF(P) HIOS(人工智能操作系统) PS(E/P) PS(E/P)神钢SK-3,SK-5,SK-8SK-6,SK-6E一一PS(E/P) PS(E/P) PS(E/P) PS(E/P) PS(E/P) ITCS（智能全局控制系统） BF(E/

7、N) BF(E/N) BF(E/N) BF(E/N) BF(E/N)住友加藤SH-5HD-7BF（N）BF（N）BF（N） BF（N） 一BF（N）一 BF（N） BF（N） 一BF(E/N) BF(E/N)BF(E/N) BF(E/N)NEO（新生态系统） APC（自动功率控制系统）沃尔沃 ECBF（N）BF（N）BF（N） BF（N） BF（N） BF（N） BF（N）斗山现代DH-3,DH-5DH-7,DH-9R-3,R-5,R-7R-9BF（N）BF（N）BF（N） BF（N） BF（N） BF（N） BF（N）BF（N）BF（N）BF（N） BF（N） BF（N） BF（N） BF（

8、N）EPOS（电子功率优化系统） CAPO（计算机辅助功率优化系统）利勃海尔R900-R904R914-R924一一LS一LS一一LS一LS一一一一LUDV(力士乐负荷传感分流器) LSC（林德同步控制系统）2006-2306AWE阿特拉斯2606-3306一一 LS LS LS LS(阿特拉斯威斯豪森 电子控制系统)卡特彼勒柳工三一雷沃300 BF（N）BF（N）BF（N） 300B,300C,300D BF（N）BF（N）BF（N） 920D-925D BF（N）SY215C-8FR220-7BF（N） BF（N） LS LSBF（N） BF（N） BF（N） BF（N）BF（N） BF（

9、N） CAPC(微电脑全功率控制系统) PS(P)PS(P)注： BF旁通流量控制 PS先导传感控制 LS负荷传感控制 N 负 流 量 控 制 E/N 电 子 负 流 量 控 制 P 正 流 量 控 制 E/P电子正流量控制P3R22.旁通流量控制典型的旁通流量控制如图 3 所示。要实现旁通流量控制，液压 系统在结构上应同时具备以下三个条件：主控阀为中位开路的三位 六通阀，主控阀的各叠加阀的进油路为串并联；在主控阀中位旁通 回油路的底端设置有节流元件，同时并联有低压溢流阀。在节流元件 进油口设置取压口，提取该点压力，作为流量控制的信号压力 Pi。 用于旁通流量控制的主控阀有如川崎的 KMX 系

10、列控制阀、东芝的 DX22/28 型和 UDX36 型控制阀；主泵的控制特性一般应为负流量控 制（日立 EX5 系列除外），即主泵的流量变化Q 与信号压力的变 化Pi 成反比，而且主泵的负流量控制阀（NC 阀）在主泵调节器上 的位置，应确保恒扭矩控制（ TVC）优先。用于旁通流量控制的主泵 有如川崎的 K3V 和 K5V 系列柱塞泵。图 3川崎的负流量控制2.1旁通流量控制的原理如图 3 所示，旁路节流阀的节流口前后压差P=Pi=Q 2/KAR式中 Pi回油节流口前的压力。略去回油的背压时，P=Pi。 Q 主控阀中位回油流量（m /s）。A回油节流口通流面积（m ）.K常数，与节流口的收缩系数

11、、速度系数、油液重度等 有关，K 由实验决定。对于具体的回油节流阀结构，A、K 为一定数，旁通流量 Q 与 PiR的关系如图 4 第四象限所示：Q 越大，Pi 越大，Q 与 Pi 呈抛物线的R R函数关系。图 4负流量控制的流量特性当主控阀各阀芯均处于中位时，Q 最大，控制压力 Pi 也最大，R其值由旁路溢流阀调定（参看图 3），此时主泵流量 Q 最小为 Qpo，如P图 4 第一象限所示。以装用川崎精机 KMX15R 主阀的系统为例，旁通 流量 Q 最大为 30L/min,此时旁通溢流阀开启，控制压力 Pi 达到最大R值 3.5MPa。当主控阀的阀芯开度达到执行元件进油量 Q 与主泵供油量 Q

12、 相等A P时，中位旁通回油流量 Q 接近于 0，控制压力 Pi 变得很小，主泵流量RQ 已调到最大，如图 4 第二象限所示。主控阀芯行程改变时，控制压力 PPi 随动变化，执行元件的进油量 Q 为主泵供油量 Q 与旁通流量 Q 之差，A P R参看图 4 第二象限。表 2 列出了采用旁通流量控制的部分厂牌与机型。表 2典型的旁通流量控制厂牌 / 系列型 号小 PC-3松 PC-5EX-3日EX-5立神 SK-6钢 SK-6E现 R-3R-5代 R-7R-9旁通流量传感元 件在主控阀中立旁 通油路下游有射 流传感器；在主泵 伺服阀的末级有 NC 阀。在主控阀中立油 路末端有泵控制 阀，包括节流

13、阀与 压力调节阀。泵控制阀的节流 阀（A）在主控阀 中立油路末端，而 泵控制阀的调压 阀（B）对初级先 导油进行减压。 在主控阀中立油 路末端设置负控 节流阀，且在节流 阀进出油口安装 电子低压传感器。 在主控阀中立油 路末端有负控溢 流阀（节流单向 阀）。控制机理在射流传感器进出油口 提取压差（Pt-Pd）.由 此压差控制 NC 阀，对进 入主泵伺服液压缸的先 导油进行节流减压。 中立油路的旁通流量与 节流阀前的压力 P 的平N方根成正比，主泵流量 Q 与控制压力 P 成反比。N旁通流量通过泵控制阀 的作用，调节流量控制 压力 Pi，主泵流量 Q 与 控制压力 Pi 成正比。将负控压力 Pn

14、 和背压 Tn 变送为电压信号，由 机电控制器处理后，向 主泵电液比例阀发出变 量信号。从逻辑阀来的中位旁通 回油，经底部负控溢流 阀节流形成控制压力 FL。当 FL 大于 3.9MPa 时，主泵流量最小。泵控特性斗 DH-3DH-5山 DH-7DH-9在主控阀中立油 主泵调节器接受负控阀 路末端有负控阀。 反馈的指令压力 fp，fp与主泵流量成反比。卡 300B300C300D特在主控阀中立油 路末端有流量控 制阀。负流量控制压力 PN 进 入主泵调节器，对泵压 P1、P2 及功率变换压力 Ps 决定的泵流量 Q 进行 调节。NN2.2 旁通流量控制阀斗山 DH-5 系列挖掘机的旁通流量控制

15、阀如图 5 所示。节流孔 C 前 端压力 fp 传送到主泵调节器上。当 fp 超过弹簧 B 设定的压力时，旁 通油路溢流，这样可防止在主控阀所有滑阀都位于中位时，负控压力 fp 的急剧升高。图 5东芝的负流量控制阀卡特 320C 型挖掘机的旁通流量控制阀如图 6 所示。旁通回路的压 力油通过 8 个小孔 a 节流后流回油箱。节流孔 a 前端压力 P 被引入 主泵调节器。当 P 压力超过弹簧 C 设定的压力后，提动阀 b 打开溢 流。图 6 卡特的流量控制阀现代 R7 系列的旁通流量控制阀如图 7 所示。旁通油路 21 的压力油经过锥阀 15 中心的小孔节流，形成负控压力 F 。当 F 高于弹簧

16、L L16 设定的压力时，锥阀 15 将开启溢流，旁通油全部流入回油通道 13.图 7现代的负控阀2.3 小松的 OLSS 系统1981 年以后，小松公司在 PC4001，PC6501 及 40t 级以下的 PC3、PC5 系列挖掘机上，采用了 OLSS 系统（Opened Center Load Sensing System 中位开式负荷传感系统），如图 8 所示。OLSS 系统并 非本文所述的负荷传感系统，而是早期的旁通流量控制系统。图 8小松的 OLSS 系统射流传感器如图 9 所示。主控阀中位旁通油流 Qc 从元件 1 的小 孔 do 以射流形态喷出，大部分射流碰到螺套 2 的端面，其

17、压力 Pd（背 压）接近油箱压力；小部分射流经小孔 d1，流入螺套 2 的 B 腔，由 于 d1d0，这部分射流的动压力被节流减压后成为射流压力 Pt 与 Pd。图 9射流传感器射流传感器输出的压差（Pt-Pd）与旁通流量 Qc 的关系如图 10 曲线 a 段所示。当操作手柄处于中位，旁通流量超过40L/min 时，溢 流阀 3 开启（图 9），压差稳定在 1.5MPa 左右，如图 10 直线 b 段所 示，此时主泵排量最小。压力 Pt 与 Pd 由软管传到主泵的 NC 阀二端（参看图 8），通过 NC 阀对主泵排量进行控制。压差（Pt-Pd）与主泵排量 Q 呈反比关系（参 看表 2）。图 1

18、0射流传感器的输出特性2.4 神钢 SK-6 的电子负流量控制系统前述旁通流量控制的节流元件，是直接用机械液压的结构提 取压力（压差）信号来实现控制压力（压差）与主泵流量的比例控制， 不可避免的存在静态误差，影响系统的调速性能。 2000 年，神钢公 司在 SK6 系列挖掘机上，采用电液比例技术将控制压差（PnTn） 的电信号传送到机电控制器，经过控制算法处理后，再通过比例阀控 制主泵排量，如图 11 所示。图 11 神钢 SK6 的电子负流量控制系统两个主泵供油压力 P1 和 P2 由高压压力传感器变送为信号电压， 经过机电控制器对泵压信号处理后，平均压力（P1+P2）/2（电压 U） 与主

19、泵流量 Q 的关系如图 12 所示。设恒功率控制下某一工况 P1（P2） 泵输出的流量为 Q。当主控阀开度变化后，旁通流量随之改变，负 控节流阀输出的压差（Pn-Tn）也就变化。通过机电控制器对负控信号处理后，压差（Pn-Tn）（电压 U）对 主泵流量 Q进行调制，如图 13 所示。通过电子负流量控制，只要执行元件的进油量减小，主泵的排量 Q就会立即减小，反之亦然。图 12交叉功率控制特性图 13负流量控制特性2.5斗山的电子负流量控制系统斗山（大宇）DH3/5 系列挖掘机采用川崎的 K3V 主泵和东芝的 DX22/28 或 UDX36 型主控阀。当主控阀的滑阀从中立位置移到工作位 置时，旁通

20、流量与负流量控制压力 P 会突然减小，使主泵流量急剧增N加，液压缸等执行元件的速度突增，引起挖掘机抖动。图 14 DH3 系列挖掘机的电子负流量控制为改善执行元件动作起点时泵流量的突变，在 EPPR 比例阀组上（参看图 14）可选装一个称为“负流量控制优先阀”的电液比例阀 A3。在单独操作行走、动臂提升、斗杆等任一动作时， EPOS 控制器 在 1 秒内向 A3 输出 700150mA 递减的斜坡信号电流，优先阀 A3 会对 应输出 3.20MPa 递减的斜坡控制油压 Pa。通过梭阀 VS，对动作起 点的负流量控制阀 NR 输出的压力 P 和优先阀 A3 输出的压力 Pa 比较N后，选择 P

21、与 Pa 的较高者作为旁通流量控制压力 Pi，去调节主泵排 N量，从而降低了泵流量变化的梯度，如图 15 所示。图 15斗山 DH2203 的负流量控制特性2.6日立 EX5 的正流量控制系统日立建机在 EX5 系列上采用了正流量控制系统，泵流量控制阀在油路上的位置如图 16 所示。2000 年，日立推出的 ZX 系列也采用 了正流量控制系统，但泵流量控制阀的结构和安装位置有很大的差异 （参看图 20），虽然都称之为正流量控制，但二者流量控制的机理 却全然不同：EX5 采用的是旁通流量控制，而 ZX 采用的是先导传 感控制，详见后述。图 16日立 EX5 的旁通流量控制EX5 的泵流量控制阀包

22、括泵控制阀 A 和减压阀 B，如图 17 所示。 当控制阀开度变小，旁通流量 Qd 增大时，泵控制阀的滑阀 A 向右移 动，调节阀 B 的设定压力降低，来自先导泵的初级先导压力被调压阀 B 分流而输出较低的控制压力 Pi。控制压力 Pi 被传到主泵调节器， 使泵排量按 Pi 压力成正比减小，因此称为正流量控制（参看表 2）。在这里，阀 A 用于检测旁通流量，阀 B 的作用则相当于逻辑电路 的“非门”。先导泵提供控制压力源，初级先导压力经过阀 B 的调制 而成为旁通流量控制的信号压力。EX5 采用的是正流量控制。这一实例表明旁通流量控制多为负 流量控制也有正流量控制。但是，先导传感控制却都是正流

23、量控制（参 看表 3）。图 17日立 EX5 泵流量控制阀的工作原理3先导传感控制典型的先导传感控制系统如图 18 所示。要实现先导传感控制，液 压系统在结构上应同时具备以下三个条件：主控阀为中位开路的三 位六通阀，主控阀的各叠加阀的进油路为串并联。不过，为减小液动 力的影响，增大调速范围，改善滑阀的静特性，提高微调性能，对主 控阀阀芯台肩切口的形状尺寸、封油长度与开口量的比例，都进行了 优化设计；用梭阀链对各操作阀输出的二次先导压力进行比较，选 择其中最高的先导压力 Pi 作为先导传感控制的信号压力；主泵的 控制特性为正流量控制，即主泵的流量变化 Qp 应与先导传感的控 制压力的变化 Pi

24、成正比，而且主泵的调节器应使恒扭矩控制优先 于流量控制。力士乐公司的 A8VSO 系列主泵和 M8、M9 系列主控阀，川崎的 K3VDIP 系列主泵和 KMxRA 系列主控阀，都适于构建先导传感控制系统。表 3 列出了采用先导传感控制的部分厂牌机型。图 18 先导传感控制系统表 3典型的先导传感控制厂牌 / 系列 型号先 导 压 力 传 感 元件控制机理泵控特性日立UH通过梭阀链，选取最高的二 次先导压力 Pi 作为控制压梭阀力，直接引入主泵调节器。梭阀+泵流量控 由梭阀链选择的最高二次 制阀（在信号控 先导压力 Psmax 调节泵流量神钢ZXSK5SK8制阀内）压力传感器控制阀，对初级先导压

25、力 Pc 节流减压后，输出正流量控 制压力 Pi。低压传感器检测各个二次 先导压力，向控制器输入电 压信号。经控制器处理后， 再向电液比例阀输出电流 信号，来调节主泵排量。通过梭阀链，选取最高的二 次先导压力 Pi 作为控制压邦立CE4206梭阀力，直接引入主泵调节器。3.1 先导传感控制的流量特性先导传感控制的流量特性如图 19 所示。Qp 为主泵供油流量，Qpo 是主泵的最小流量（备用流量），Qp是由泵出口压力与发动机转速 决定的主泵最大流量。Qa 为执行元件的进油流量。Pis 是主泵的起调 控制压力，Pie 为主泵的终调控制压力。图 19先导传感控制的流量特性曲线3.2 日立 ZX 的正

26、流量控制系统如图 20 所示，在先导操作阀的集油板（信号控制阀）内，通过 梭阀 117 组成的梭阀链，对各个二次先导压力 Ps 比较后，选取复 合操作时的最高先导压力 Psmax。图 20信号控制阀Psmax 传到泵流量控制阀（参看图 21）的弹簧室内，推动阀柱。 来自先导泵的初级先导压力 Pc，经过阀柱打开的阀口节流后，流向 油口 S 。二次先导压力 Psmax 越大，Pi 越大。最后，由软管将流量A控制压力 Pi 传到主泵调节器上。图 21 ZX 的泵流量控制阀当流量控制压力 Pi 传到调节器右端时（参看图 22），推动控制 活塞 4 向左移动。于是，伺服活塞 10 大腔的油被阀芯 3 节

27、流后，再 从 Dr 油口流回油箱，而活塞 10 在右端的先导压力作用下将向左移动， 将主泵的排量调大。 Pi 越大，伺服活塞向左的行程越大，主泵排量 越大，这种正流量控制的特性如图 23 所示。图 22 ZX 的主泵调节器图 23 上泵流量 Q是在某一工况下，由左右主泵输出的平均压 力（Pd1+Pd2）/2 和由发动机转速决定的功率变换比例阀输出压力 Pps 决定的最大泵油量。先导传感压力 Pi 则通过正流量控制滑阀 3（参 看图 22），对流量 Q再次进行调制。图 23 ZX 的泵流量控制特性3.3神钢 SK5 的电子正流量控制一般的先导传感控制系统，是依靠梭阀链从采集的复合操作时的几个二次

28、先导压力中选出最高的二次先导压力 Pimax 来控制主泵排 量，存在忽略未选中 Pi 的缺陷。在神钢的 SK5 系列上采用了电液 比例技术，如图 24 所示。将二次先导压力 Pi 的诸多传感器 110 的 电信号，传递到控制器 11 内，经过控制算法处理后，通过电液比例 阀 12 和 13 调节主泵 14 和 15 的排量。图中 19 为发动机油门的步进 马达，18 为转速传感器。图 24神钢 SK5 的电子正流量控制在 SK2005 挖掘机上配装的川崎泵是一种电子正流量控制的 斜盘式柱塞泵，发动机无负荷空转，操作手柄在中位时，主泵有约 30L/min 的备用流量，如图 25 所示。图 25

29、SK2005 的流量控制特性4. 负荷传感器控制4.1 负荷传感控制的原理图 26 所示负荷传感控制系统，包括负荷传感控制阀和负荷传感 泵。系统的最高负荷传感压力 P 由梭阀链选取，并传送到主泵的 LSLS调节阀和控制阀的压力补偿阀。各主控阀并联，无中立回路。 通过控制阀节流的流量特性方程Q=KA式中 Q 为流进执行元件的流量，K 为常数，A 为控制阀口的节流截面 积，P 为节流前后的压差P=P - PP LS式中 P 为主泵出口压力，P 为负荷传感压力。当采用压力补偿阀后， P LS各控制阀口的P 为常数。在液压挖掘机上，一般P=23MPa。 因此，通过负荷传感控制阀的流量 Q 与控制阀的开

30、度 A 成正比，而与负荷压力无关。P图 26 负荷传感控制系统负荷传感控制阀解决了两个问题：单个执行元件动作时的速度 控制问题。当操作手柄行程给定时，无论负荷怎么变动，执行元件的 运动速度保持恒定，即使操作手柄行程小，工作装置动作的速度慢时， 也可产生强力，因而微操作性能好，尤其适合起重作业、反向掘削， 以及带破碎头等附件的作业。复合作业的同步问题。当各操作手柄 位置给定时，对应执行元件的流量分配保持恒定的比例，各动作互不 干扰。在各执行元件需求的流量之和超过主泵输出的最大流量时，完 全的负荷传感控制系统具有抗饱和的能力。在供油不足时，各执行元 件的速度按比例下降保持操作者预定的斗齿运动轨迹，

31、而与负荷压力 和泵流量的大小无关。这样，在挖掘时方便满斗装载，易于挖掘软岩 或孤石，在刷边坡或平整作业时不会出现沟痕。采用负荷传感控制阀提高了液压操作的微调性能和复合作业的 同步性能，而要解决液压系统的节能问题，还必须按主控阀开度的变 化实时调节主泵的流量。如图 26 所示，调节主泵排量的 LS 阀右端引入主泵出口压力 P ，LSKLS K= LS= P- LSLSKLS K左端则受到负荷传感压力 P 和弹簧力 P 作用。调节此弹簧的预压力， 即可调整负荷传感压差P 。当 P P P P 时，LS 阀芯受力平 衡，主泵维持一个稳定的排量。如果控制阀开度变小，动态的P 将大于 P ，主泵排量减小

32、（参 看图 27）；反之，如果控制阀开度变大，P 小于 P ，主泵排量加 大。在主控阀的整个行程中，主泵输出的流量始终等于执行元件所需 油量，与负荷压力的大小无关，如图 28 所示。图 27 负荷传感的泵控特性图 28 负荷传感控制的流特性LSLSPLS= P- LSLSLSPLSLS表 4 列出了采用负荷传感控制的部分厂牌机型：表 4 典型的负荷传感控制厂牌/系列型号 日立 EX2主控阀类型 三位四通压力补偿元件/LS 传感元件 比例阀组+可变压力补偿阀控制系统日立 ELLE梭阀链+压差传感器小松 PC6PC7PC8三位七通压力补偿阀 LS 梭阀链小松 CLSS阿特拉斯 26033306 利

33、勃海尔 R914三位五通压力补偿阀 LS 开关阀林德 LSCR924利勃海 R900BR904B三位五通压力补偿阀+负荷保持阀LS 梭阀链力士乐 LUDV4.2 小松 CLSS 系统在小松公司的 PC-6、PC-7、PC-8 系列挖掘机上，采用了图 29 所 示 CLSS 系统（Closed Center Load Sensing System 闭式中心负荷 传感系统）。主泵溢流阀 3 设定主控阀之前的主油路安全压力，而卸 荷阀 4 设定主控阀全部关闭时的空载压力。LS 旁通阀 13 用于防止负 荷传感压力 P 急剧升高，还可以增强主控阀的动态稳定性。执行元件中最高的负荷传感压力 P ，经 L

34、S 梭阀链从油路 9 传到 主泵的 LS 阀 14 左端，LS 阀右端受到主泵出油压力 P 的作用，负荷 传感的压差P P P 控制主泵排量变化。LS 阀的设定压力为 2.2MPa。当主控阀开度增大或负荷压力增大到P 2.5MPa 时，主 泵排量减小。在主控阀 6 的出口，安装有压力补偿阀 16，用来平衡负荷。当 复合操作二个以上的执行元件时，压力补偿阀使各主控阀节流的入口 压力 P 和节流阀口出口的压力 P 的压差P 保持相同（参看图 30）， 因此各执行元件 7 的进油流量是按其主控阀滑阀的开度来分配的，与 其负荷压力的高低无关。ACLSCLS LS CCCC B图 29 CLSS 系统的

35、原理图小松的压力补偿阀如图 30 所示，由止回阀 2 和活塞 4 及其内装 的往复球阀 3 等组成。主泵压力 P 经量孔 a 节流后，顶开主滑阀内 装的单向球阀 7，使执行元件进油腔 C 的负荷压力 P ，经过量孔 b 和 油道 d 传到梭阀 6，成为负荷传感压力 P ，并且被引入压力补偿阀 的 D 口。在单独操作一个执行元件时，因为 P 压力经过孔 b、d 节流减压 而成为 P ，P P ，使球阀 3 向左移动。于是，P 压力油通过油沟 e 进入 E 腔，再加上弹簧 5 的作用力，就会将活塞 4 和止回阀 2 一起向 右推移，关小压力补偿阀的节流口 C。负荷压力 P 越大，阀口 C 的开 度

36、越小。当动态的负荷压力 P P 时，阀口 C 关闭，起到高压止回阀 的作用。CCBCLSC，LSLSBBLSB LSAA= PA- B= P- LS在复合操作时，若负荷压力 P 高于其它执行元件的负荷压力，C 腔压力 P 将高于 B 腔压力 P ，阀口 C 关闭，防止高负荷压力回传到 B 腔。图 30 小松的压力补偿阀在复合操作时，若负荷压力 P 低于其它执行元件的负荷压力， 从 LS 梭阀 6 引到 D 口的最高负荷传感器压力 P ，将大于 P 球阀 3 向右移动堵住 C 腔进油（参看图 31），P 压力通过油沟 e 传到 E 腔， 将活塞 4 向右推移，关小阀口 C。负荷传感压力 P 越大

37、，阀口 C 的 开度越小。阀口 e 的开度减小，将使主阀芯节流的下游（B 腔）压力 P 增大。 在设计时，取活塞 4 直径与止回阀 2 直径之比（压力补偿面积比）为 1 时，压力 P 将变得与最高负荷传感压力 P 相同，即 P =P 。另一 方面，泵的出口压力 P 对所有执行元件都是相同的，P P 。因此， 主控阀节流口的压差P=P P P P 对所有动作的主控阀都是相同 的，主泵流量将按各滑阀的开口面积分配给复合作业的执行元件。图 31 压力补偿阀的原理在铲斗阀和附件（破碎头）备用阀上，采用了集成压力补偿阀。 如图 32 所示，阀 7 是将活塞与止回阀制成一体。在阀口 F 关闭之前， 当铲斗

38、液压缸（底端）和破碎头作业产生高的峰值负荷压力时，C 腔 的负荷压力不能进入弹簧腔 E。这样，就可防止阀 7 与阀座发生冲击 而损伤阀口 f。图 32 集成压力补偿阀为了在爬陡坡时借助工作装置作业，考虑到减小了行走马达的进LSLS油量，图 33 中 C 腔压力小于 E 腔内的 LS 压力（参看图 31），因此在 行走马达的主阀压力补偿阀中，取消了往复球阀 3、活塞 4 及弹簧 5， 采用了如图 33 中 8 所示的结构。图 33行走压力补偿阀在 CLSS 系统中，负荷传感压力 P 通过 LS 阀 14（参看图 29） 控制主泵变量。由于挖掘机转盘的转动惯性力矩很大，会产生很高的 回转负荷压力。

39、当复合操作回转与动臂举升时，若回转的 P 压力经 LS 梭阀链传入动臂举升的压力补偿阀（参看图 31），止回阀 2 将关小， 动臂液压缸进油量减小，就要回转 180才能举升装车的高度。LSLSLSLS图 34 LS 选择阀的功能为了改变装车作业时动臂举升慢而回转快的问题，希望回转 90就能完成动臂举升，在 LS 梭阀链上设计有一个 LS 选择阀，如图 34 所示。当扳动动臂（举升）操作阀（ PPC）时，回转先导压力 BP 将推动活塞 3 和 4，使逆止阀 1 关闭回转 P 压力进入 LS 梭阀链油 道 9 的阀口，即使回转 P 很高，动臂举升液压缸也只受动臂缸底端 的 P 控制（如图 35 所

40、示）。同时，主泵的 LS 阀也不会因为引入过 高的回转 P 压力而减小主泵流量，确保回转的同时有足够的油流入 动臂液压缸。图 35动臂举升回路4.3 力士乐的 LUDV 系统在利勃海尔 R900-R904 挖掘机上，采用了力士乐公司的 LUDV 系 统（ Last Unabhangige Durchfluss Verteilung 负荷传感分流器系1 2 P LS12PV1V2LS统）。在山河智能的 SWE85 挖掘机上，由力士乐 A11V09 主泵和 SX14 主控阀构成 LUDV 系统。图 36 所示 LUDV 系统是一个单泵系统。压力补偿阀 A1、A2 位于 主控阀后端，各主控阀进出油口

41、的压差相等，P =P =P -P倘若斗杆液压缸动作需求的流量 Q =200L/min，铲斗液压缸需求 流量 Q =150L/min，而主泵供油的最大流量 Q =300L/min，系统将按 以下比例给两个液压缸分配流量300/（200+150）=0.85这时，斗杆缸的实际流量Q =2000.85=172（L/min）生产斗缸的实际流量Q =1500.85=128（L/min）图 36 LUDV 系统原理图在 LUDV 系统上，执行元件进油流量的需求，是通过主控滑阀的 开度和主泵调节器上的负荷传感压力 P 控制的，与执行元件的负荷 压力无关。CCCCCCLSCCCLS工作装置的主控阀如图 37 所

42、示，图中滑阀 4 处于空档位置，P 腔与 P腔不通。当滑阀向上移动时，阀芯的 K 棱边进入 P 腔后，主泵供油压力 P 经滑阀节流减压后进入 P腔，PP。压力油 P经量孔 C 和油道 b， 将顶开单向阀 3，使得执行元件进油接口 A 处压力，即负荷压力 P ， 受量孔 a、c 节流后传至 P腔，P P。P腔的压力向左顶 开压力补偿阀 1 的阀芯，作用于负荷保持阀 2 的端面，但是阀 2 另一 侧受到 P 压力的作用，负荷保持阀关闭，成为高压止回阀，阻止 P 压力逆流到 P腔。同时，P压力经压力补偿阀 1 的阀芯内的油孔 节流后，进入负荷传感油道 d，形成负荷传感压力 P （参看图 38-a）。

43、 对所有动作的执行元件的滑阀而言，其 P腔的压力都是相同的，即 P=P- P是相同的，各执行元件进口的流量按其滑阀的开度进行分 配。若 A 口负荷压力 P 为低压，P P。负荷保持阀 2 开启，经过 滑阀节流后的泵压 P将进入 P 腔。同时，从 LS 油路 d 传来的其他 执行元件的较高的 P 压力，将进入 P腔（参看图 38-b）进行压力 补偿，使各动作滑阀的 P腔压力相同，因此P=P- P仍然不变， 各执行元件进口的流量仍按其滑阀的开度进行分配。图 37 R904Li 的主控阀（a）高压位置 （b）低压位置图 38 力士乐的压力补偿阀4.4 林德的 LSC 系统在利勃海尔 R914R924 型挖掘机和阿拉斯的 20062306 型挖 掘机上，都采用了林德公司的 LSC 系统（林德同步控制系统 LindeLSLSLSLSSynchron