全地面起重機(jī)LUDV控制系統(tǒng)的簡介

 

    關(guān)鍵詞：獨(dú)立流量分配　壓力補(bǔ)償閥　伺服活塞

 

    一、前言

 

    目前起重機(jī)的液壓系統(tǒng)通常采用的是負(fù)載傳感控制系統(tǒng)（ＬｏａｄＳｅｎｓｉｎｇ），該系統(tǒng)的功能是通過設(shè)在主閥芯前的阻尼孔來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)系統(tǒng)通過多個(gè)阻尼孔操縱多個(gè)執(zhí)行元件工作，所需的流量大于液壓泵所能提供的流量時(shí)，阻尼孔的壓差調(diào)節(jié)將會(huì)失效，結(jié)果是流量優(yōu)先流向較低負(fù)載壓力的執(zhí)行元件，而較高負(fù)載壓力的執(zhí)行元件降低其速度直至停止運(yùn)行。

 

    為了改善起重機(jī)產(chǎn)品的性能，有效地發(fā)揮其性能，我廠在中大噸位全地面起重機(jī)上采用了ＬＵＤＶ控制系統(tǒng)。所謂ＬＵＤＶ控制系統(tǒng)，即是指負(fù)載獨(dú)立流量分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)以執(zhí)行元件的最高負(fù)載壓力來控制液壓泵的斜盤并具有壓力補(bǔ)償功能，這種功能是通過設(shè)在主閥芯后的壓力補(bǔ)償閥來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)執(zhí)行元件所需的流量大于液壓泵所能提供的流量時(shí)，系統(tǒng)將按比例把液壓泵所提供的流量分配給各執(zhí)行元件，而不是流向較低負(fù)載壓力的執(zhí)行元件。

 

    二、流體力學(xué)理論

 

    如圖１所示，將壓力補(bǔ)償閥設(shè)計(jì)在主閥芯后，執(zhí)行元件的最高壓力Ｐｌ通過梭閥傳遞給所有的壓力補(bǔ)償閥和液壓泵，由壓力補(bǔ)償閥彈簧設(shè)定的壓差作用于系統(tǒng)，從而使加在阻尼孔前后的壓差相等，即△ＰＩ＝ＡＰ２，泵將根據(jù)壓力流量方程：Ｑ＝Ｃ·Ａ，按照阻尼孔截面積Ａ１和Ａ２成正比例供油，也就是說兩回路所得到的流量只與換向閥的開度成比例。

 

    式中Ｃ——流量常數(shù)

 

    Ａ——閥芯開度面積

 

    ρ——油液的密度

 

    △Ｐ——閥前、后的壓力差

 

    當(dāng)液壓泵的供油量在多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)工作而不能滿足工作需要時(shí)，各阻尼孔前后的壓差△Ｐ１和△Ｐ２將相應(yīng)減少，由于所有壓力補(bǔ)償閥上作用有最大的壓力△Ｐ，所以流量繼續(xù)以與負(fù)載壓力無關(guān)的方式進(jìn)行分配，例如，當(dāng)液壓泵流量供給不足時(shí)，假設(shè)泵的最大供給流量為３００Ｌ／ｍｉｎ，當(dāng)通過閥１所需的流量為２６０Ｌ／ｍｉｎ，閥２所需的流量上升到１４０Ｌ／ｍｉｎ時(shí)，流經(jīng)兩閥的所需總流量為４００Ｌ／ｍｉｎ，超過當(dāng)前泵的最大供給流量，系統(tǒng)就會(huì)把流量按比例ｉ＝３００／４００＝０．７５向各閥進(jìn)行分配，此時(shí)流過閥１的流量為Ｑ１＝１９５Ｌ／ｍｉｎ，流過閥２的流量為Ｑ２＝１０５Ｌ／ｍｉｎ。由此可見，并不是較低負(fù)載壓力的執(zhí)行元件工作，而是各執(zhí)行元件同時(shí)工作。

 

    三、工作原理

 

    壓力補(bǔ)償閥檢測負(fù)載壓力并控制泵的流量，此閥根據(jù)主泵出口的壓力Ｐ與壓力補(bǔ)償閥輸出口壓力Ｐ之間的壓差△Ｐ＝（Ｐ－Ｐ）來控制泵的斜盤擺角。壓力補(bǔ)償閥工作原理見圖２，壓力補(bǔ)償閥輸出口壓力Ｐ作用于ＬＳ閥的右腔（彈簧腔），主泵出口的壓力Ｐ作用壓力補(bǔ)償閥的左腔。壓力補(bǔ)償閥壓力Ｐ和彈簧力Ｆ之和與主泵出口的壓力Ｐ的大小相比較決定了壓力補(bǔ)償閥的滑閥的位置。

 

    當(dāng)換向閥在中位時(shí)，壓力補(bǔ)償閥壓力Ｐ為ＯＭＰａ，壓力補(bǔ)償閥的滑閥被推到右邊，主泵出口的壓力Ｐ直接進(jìn)入變量泵伺服活塞的小腔，并且主泵出口的壓力Ｐ同時(shí)也進(jìn)入伺服活塞的大腔。由于變量泵伺服活塞大、小腔的面積差，伺服活塞被向左推，斜盤轉(zhuǎn)到最小傾角。

 

    當(dāng)換向閥開度變大且泵的壓力Ｐ下降時(shí)，主泵出口的壓力Ｐ與壓力補(bǔ)償閥輸出口的壓力Ｐ之間的壓差△Ｐ變小，壓力補(bǔ)償閥輸出口壓力和彈簧力Ｆ把壓力補(bǔ)償閥的滑閥向左推，泵的壓力Ｐ直接進(jìn)入變量泵伺服活塞的小腔，并且泵伺服活塞的大腔直接接油箱，故伺服活塞被向右推，使斜盤向排量增加的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

 

    當(dāng)換向閥開度變小且泵的壓力Ｐ升高時(shí)，主泵出口的壓力Ｐ與壓力補(bǔ)償閥輸出口的壓力Ｐ之間的壓差△Ｐ變大，壓力補(bǔ)償閥輸出口壓力Ｐ和彈簧力Ｆ把壓力補(bǔ)償閥的滑閥向右推，泵的壓力Ｐ直接進(jìn)入變量泵伺服活塞的小腔，并且主泵出口的壓力Ｐ同時(shí)也進(jìn)入伺服活塞的大腔。由于變量泵伺服活塞大、小腔的面積差，故伺服活塞被向左推，使斜盤向排量減少的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

 

    四、結(jié)束語

 

    ＬＵＤＶ表示“與負(fù)載壓力無關(guān)的流量分配”，各ＬＵＤＶ壓力補(bǔ)償器均與最高壓力有關(guān)。ＬＵＤＶ系統(tǒng)可以檢測出負(fù)載的壓力，使泵的供油壓力始終高出負(fù)載壓力一個(gè)較小壓差。當(dāng)執(zhí)行器所需流量大于泵的流量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按比例將流量分配給各執(zhí)行器。操作換向閥改變閥口開度，泵能自動(dòng)調(diào)節(jié)并輸出與負(fù)載速度要求相適應(yīng)的流量，而與負(fù)載大小無關(guān)，實(shí)現(xiàn)泵輸出功率與負(fù)載需要的匹配，極大提高了系統(tǒng)效率，達(dá)到了節(jié)能目的。如果ＬＵＤＶ系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生流量不足，既油泵不能提供足夠的流量，以所要求速度去操縱各執(zhí)行元件．則各執(zhí)行元件將按比例減少速度。ＬＵＤＶ系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)是，如果發(fā)生供油不足．不會(huì)有任何執(zhí)行元件停止工作，這大大提高了操縱性能，尤其是在復(fù)合動(dòng)作時(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)的更為明顯。該系統(tǒng)在我廠中大噸位全地面起重機(jī)上使用取得了良好的效果，減少了系統(tǒng)的發(fā)熱，極大地提高了系統(tǒng)效率和操縱性能。

 

    (end)