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机床与液压

第３８卷

控制范围较窄；（３）负载之间相互影响；（４）两个

以上负载同时运动时。具有较高负载的执行元件可能

会停止不动。

１．２

负载敏感控制系统（Ｌｓ）

２０世纪８０年代根据对节能的进一步要求，负载

敏感控制系统（ＬＳ）被提出来，其原理如图４所示，

其功率损失如图５所示。

图４

ＬＳ控制系

统原理图

图５

ＬＳ控制系统

的功率损失

比较图１、５可知，ｂ控制系统（闭芯）实现了

按系统所需提供流量，因此虽然增加了低负载的节流

损失，但减少了大量的溢流损失和节流损失，故Ｌｓ

控制系统的效率比节流控制系统高。

图６为ＬＳ闭芯系统的控制特性。由图６可知：

ＬＳ控制系统的控制起点与负载和流量大小均无关，

调速范围较大，而控制范围则与流量大小有关。

两个执行元件的负载压力分别传至各自的压力补

偿阀，其中较高的压力经梭阀再传送到变量泵，控制

机构使泵按需提供流量。当处于饱和状态（泵能提

供足够流量）且△ｐ。、△ｐ：相等时，两个负载流量分

配取决于开口节流面积Ａ。、Ａ：，可实现复合动作，

互不干扰，如图７所示。

。Ｑ癸

ＱⅢｐ（Ｈ～‘．己∥

／￥

ｌ手柄开度Ｉ

控制范围

图６

ＬＳ闭芯系统

的控制特性

流

Ｑ

时间

图７

ＬＳ闭芯系统多

负载间的影响

当系统处于非饱和状态时，即系统需求的流量超

过泵供油能力的极限时，则无法保证△ｐ。、△ｐ：相等

（最高负载回路上卸小于低负载回路上的卸），故

高负载执行元件速度会迅速降低直至停止，从而使挖

掘机失去复合动作的协调能力，与节流系统相似。如

图７中，在非饱和区域高负载（２５ ＭＰａ）速度迅速

降低。

与节流控制系统相比，负载敏感控制系统具有以

下优点：（１）能量利用率相对较高；（２）在饱和状

态下，流量控制精度高，不受负载压力变化的影响；

（３）多个负载可以同步运动或以某种速比运动，且

互不干扰。

１．３与负载无关的流量分配系统（ＬＵＤＶ）

针对非饱和状态下多负载复合动作互相干涉的问

题，国外液压厂家开发了与负载无关的流量分配系统

（ＬＵＤＶ），其原理图见图８。

通过与ＬＳ系统比较可知两者的不同之处：（１）

ＬＵＤＶ将压力补偿阀设在节流环节之后；（２）压力补

偿阀补偿信号取自系统中的最高负载信号，而不是其

自身负载。

ＬＵＤＶ系统中的△＝Ｐ。、△ｐ：皆为系统泵出Ｉ＝１压力

与最大负载压力之差，因此即使当系统处于不饱和状

态时，△：Ｐ。、卸：仍然相等（同时值下降）。由于无论
系统是否处于饱和状态，卸。和△ｐ：总相等，故泵所

提供的流量总按照各阀的开口面积Ａ。和Ａ：成比例分

配，而与负载大小无关。如图９中，在非饱和区域高

负载（２５ ＭＰａ）和低负载（１５ ＭＰａ），流量按比例分

配，而与负载大小无关，只与手柄偏转角度有关。

图８

ＬＵＤＶ原理图

图９

ＬＵＤＶ多负载间的影响

通过上述分析可知，ＬＵＤＶ不仅继承了ＬＳ系统

的所有优点，如能按需提供流量、能量利用率相对较

高、控制范围较大、在饱和状态下多个负载可独立工

作互不干扰等，而且还实现了非饱和状态下的与负载

无关的流量分配。

２结论

通过对小型挖掘机液压控制系统的比较分析可知：

（１）ＬＳ系统效率比节流系统高，且解决了饱和状态下

多个负载互不干涉的问题；（２）ＬＵＤＶ不仅继承了ＬＳ

的优点，而且实现了不同负载压力的多个执行元件问

互不干扰的精密控制，具有良好的控制性能。

结合小型液压挖掘机的特点，可知ＬＵＤＶ在小型

挖掘机上大有用武之地。

参考文献：

【１】王长江．当今挖掘机对液压系统的要求及液压系统的发

展方向［Ｊ］．工程机械与维修，１９９７：３８—４０．

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