负载敏感(LS)控制系统工作原理与操作

Eaton® 等负载柱塞泵（斜盘-轴向） 中 负载敏感（LS）控制系统 工作原理与操作 ——Load Sensing Sytem-Principle and Operation 王清岩 [译] CCE（JLU,CHINA）15-09-2005 Load Sensing Principle of Operation Page 序言 ..................................................................... 3 何谓负载敏感? ................................................. 4 负载敏感系统是如何工作的 ........................ 5 采用负载敏感控制的优点 .......................... 14 开发与调试 ..................................................... 25 系统比较 .......................................................... 26 应用 ................................................................... 27 负载敏感控制技术的前景 .......................... 27 2 Load Sensing Principle of Operation 序 言 早在二十世纪六十年代 后期，一些年轻的工程师对液 压传动技术的优缺点进行了 仔细的分析。中位开放式液压 系统,采用了一个定排量的齿 轮泵，提供恒定的流量，系统 压力是由作用于工作介质上的 载荷决定的。为限制系统的最 高工作压力，必须设置一个高 压溢流阀。当系统工作压力达 到设定值，液压泵近乎全部流 量将通过溢流阀流回油箱，因 而导致极高的功率损失，并在 系统中产生大量的热损耗致使 系统效率极低。 相比之下中位封闭的液压系 统具有排量可调的优点，排量调 节的范围可从最小排量至最大排 量，甚至正向最大排量至反向最 大排量；并且无需在系统中设置 溢流阀。其最大工作压力的控制 是通过液压泵内部的补偿器实现 的。此类补偿器可在系统因负载 超出额定范围导致系统受到阻滞 的状态下通过限压变量活塞使泵 卸荷即液压泵处于高压运转状 态、但排量近乎为零。此时液压 泵将进入等待状态，并保持较高 的工作压力，直至负载被克服或 恢复操作阀的控制状态。中位闭 式系统的缺点是液压泵试图在所 有的工况下均实现所限定的最高 工作压力附近的排量调节。 但是 液压系统还有这样一类工况，即 期望获得较大的流量而所 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 的 工作压力却很低。中位闭式的系 统在此种工况下导致了较高的压 力降并在能量损失过程中产生大 量的热。 工程师们于是设想，若能将 两种系统的优点进行合并将得到 最佳的性能。理想的系统应具有 这样一种特性：在载荷需要的工 作压力下仅提供维持系统工作的 必要流量。期望流量与工作压力 二者都是可变的，但是无论开式 还是闭式系统均未提供这样的工 作性能。为实现这一特性，必须 设计一种新型液压泵，该泵可以 根据系统需求提供必要的的流量 及压力，并在工况变化时，具有 相应的压力-流量调节功能。显 然，一种柱塞式变量泵是实现此 种功能的基础元件，但是如何令 其同时响应压力和流量两个参数 的变化呢？ 一位从事本项目研究的工程 师开发了一种新的液压补偿器以 同时感应系统压力和流量的需 求，并使柱塞泵能对流量压力需 求的变化做出正确响应。负载敏 感液压泵从此诞生了！从技术角 度讲，这是一种压力-流量补偿式 的变排量柱塞式液压泵。 3 Load Sensing Principle of Operation 何谓负载敏感? 简而言之，负载敏感系统是 一种感受系统压力-流量需求，且 仅提供所需求的流量和压力的液 压回路。 实现负载敏感控制的完整装 置由如下元件组成：首先需要一 个变量柱塞泵，该泵具有一个压 力补偿器，系统不工作时，补偿 器 使 其 能 够 在 较 低 的 压 力 （200PSI）下保持待机状态。当 系统转入工作状态时，补偿器感 受系统的流量需求并在系统工况 变化时根据流量需求提供可调的 流量。同时，液压泵也要感受并 响应液压系统的压力需求。多数 液压系统并非在恒定的压力下工 作，当外部载荷变化时，液压系 统的工作压力是不同的。然后需 要一个具有特殊感应油路和阀口 的控制阀，以实现负载敏感系统 的完整控制特性。 当液压系统未工作，处于待机状态 时，控制阀必须切断作动油缸（或 马达）与液压泵之间的压力信号。 这将在系统未工作时导致液压泵 自动转入低压等待状态。当控制阀 工作时，先从作动油缸（或马达） 得到压力需求，并将压力信号传递 给液压泵，使泵开始对系统压力 做出响应。系统所需的流量是由 滑阀的开度控制的。系统的流量 需求通过信号道、控制阀反馈给 液压泵。这种负载感应式柱塞泵 与负载敏感控制阀的组合使整 个液压系统具有根据载荷情况 提供作需压力-流量的特性，此即 负载敏感系统的基本功能。 颜色代码 Return/Intake （回油、吸油）– Any oil in the circuit not under high pressure. This oil can be pressure free oil from the pump or return oil to the reservoir. Trapped Oil（滞油） – Any oil in the circuit not connected to pump flow or return. This oil can be high or low static pressure. Low Pressure Standby（低压等待） – Any oil pressurized at the low pressure standby pressure. Working Pressure（工作压力） – Any oil in the circuit connected to pump flow under working pressure. High Pressure Standby（高压等待） – Oil in the system pressurized to the maximum high pressure setting of the compensator. Below Low Pressure Standby（低于低压等待压力） – Oil in the pump flow line moments after start-up. 4 Load Sensing Principle of Operation 负载敏感系统是如何工作的 正如名称所暗示的那样,负载敏感控制技术具有监控 系统压力、流量和载荷的能力；并且进行流量-压力 参数的调节以求获得最高的效率。但是，在讨论其 应用过程及具体优点之前，清楚组成负载敏感回路 的液压元件以及它们是如何协同工作至关重要。 伊顿负载敏感控制系统在流体传动及控制领域得到 了广泛的应用。与其它形式的系统相比较，负载敏 感控制技术有着诸多独特的优点。 借助一个简单的负载敏感控制完整回路，下面的理论 和工作原理可显而易见地予以说明。这是台轴向柱塞、 变量泵， 以及它的斜盘及斜盘倾角控制活塞。 这是液压泵监控系统并调控系统参数的补偿器。 5 Load Sensing Principle of Operation 它由一个“高压”补偿器，滑阀与调定值为3000PSI 的调压弹簧相互作用；以及一个低压“压力-流量” 补偿器，其滑阀与调定值为200PSI的调压弹簧相互作 用组成。两个补偿器均直接安装在液压泵上，作为 液压泵的附属元件。 最后两个主要的元件为方向控制滑阀和作动油缸。 在这里我们仅选用了一个方向控制阀和一个油缸以 使系统简洁。事实上，同一负载敏感系统中可以有 多个方向控制阀和多个执行元件。 请注意方向控制阀采用了一种中位封闭的，油口正 遮盖的型式。 这意味着一旦滑阀处于中位，液压泵 的为系统提供流量的入口将被阻塞；同时，接通油缸 的两个油口也被阻塞。 6 Load Sensing Principle of Operation 方向控制阀结构中装有一个提动式的单向阀，它始终 处于关闭状态，直至液压泵排油压力与油缸压力相 等。若没有该单向阀则控制滑阀初始启动时，承载 的油缸有倒退的可能。 方向控制阀还具有一个负载感应单向阀。当系统具有 多个执行元件、多个方向控制阀时，每一联滑阀均有 这样一个负载感应单向阀。负载感应单向阀的作用是 使补偿器根据系统中最高压力回路进行压力-流量调 节过程。 假设系统目前处于空闲状态即将启动。由于系统中 未建立起压力，调定压力为200 PSI的弹簧迫使压力- 流量补偿器滑阀推至左端。这为斜盘控制活塞与油 箱之间提供了直通的油路，该卸油通道如蓝色油路 所示。. 7 Load Sensing Principle of Operation 由于补偿器控制滑阀上没有抵抗弹簧力的压力作 用，这使得斜盘移至最大倾角。在此位置，液压泵 准备在最大排量下工作，可向系统提供最大的流量。 当机器启动、油缸或马达即将运转时，液压泵的流量 提供给方向控制阀，但是由于控制阀为中位闭式的， 流量被阻滞于泵的出口与控制阀的进口之间。 液压泵的流量同样提供给补偿器。油液的压力作用于 压力-流量补偿器滑阀的左端，以及最高压力补偿器控 制滑阀的左端。根据液体的压力传递特性，要牢记所 有作用过程都是在一瞬间完成的。 8 Load Sensing Principle of Operation 当作用在压力 -流量补偿器滑阀上的油液压力达到 200PSI时，所产生的压力克服弹簧的预紧力使阀芯向 右移动。在其右移过程中，滑阀打开了一个通道，于 是在液压泵封闭油腔中的压力油接通了斜盘倾角控制 活塞。油液压力的作用使控制活塞克服复位弹簧力使 液压泵内斜盘回程至一个零排量附近的倾角。系统的 这一工作状态我们称之为低压待机工况。在这一工况 下，压力-流量补偿器的滑阀将左右振颤以维持作用于 斜盘倾角控制活塞上的需求压力，作为控制作用的又 一结果，也将对液压泵的供油流量产生影响。在低压 待机状态，液压泵只需提供足以补偿内部泄漏的流量 以维持作用于压力 -流量补偿器控制滑阀左端近似 200PSI的等待压力。 请注意压力-流量补偿控制滑阀右侧弹簧腔为泄油 状态。这部分液压油从弹簧腔流向方向控制阀。 在那里（方向控制阀内）油液通过一个很小的节流 口流回油箱，从而使得压力-流量控制阀芯在运动过 程中具有相应的阻尼，以确保调节系统乃至过程的 稳定性。（王清岩，2005-09-16） Load Sensing Principle of Operation 现在，来观察一下方向控制滑阀移至左端时，系统的 状态将会发生什么样的变化。首先要注意的是液压缸 内的压力将通过方向控制阀内的油路，流过负载感应 单向阀，进入压力-流量补偿器滑阀右端的弹簧腔。由 于这部分油液压力与初始设定为200PSI（此时应为略高 于200PSI的压力，由于弹簧压量有所增加。但弹簧刚 度及位移很小，压力增量可忽略。王清岩，2005-09-16） 的弹簧力一同作用使压力-流量补偿器控制滑阀移至 左端。导致斜盘倾角控制活塞内的部分压力油通过泄 油路接通油箱。弹簧力迫使斜盘倾角控制活塞到达一 个新的位置， 液压泵开始向系统提供较大的流量. 因为方向控制阀内的阀芯已经动作，液压泵的流量此 时能够绕过提动阀，经过方向控制的滑阀，进入液压 缸承载腔。尽管压力油也作用于阀内节流口的入口处， 但由于该节流口很小，未在接通压力-流量补偿器控制 滑阀弹簧腔（泄油）的油路上导致可观的功率损失。 通过接入测量仪表，可以查看液压油流经方向控制滑 阀所产生的压力降如何用于液压泵的流量控制。 压力 表 “A” 和 “B” 显示有相同的压力并且压力表 “C” 和 “D” 显示有相同的压力。注意两组压力表间刚好存在 着200PSI的压力差。液压油通过滑阀控制台肩所引起 的压力降与压力-流量控制滑阀以及预调为200PSI的 压力-流量补偿器弹簧一同工作，使阀口前后压力差得 以保持，对应不同的滑阀开度，均可实现液压泵的流 量控制。注意，作用在滑阀左端的800PSI压力抵抗着 作用于右端的600PSI压力和200PSAI弹簧力，600PSI加 上200PSI刚好等于800PSI。（这不是一个等式，却是 一种作用机理。王清岩，2005-09-16）. 10 Load Sensing Principle of Operation 在这个原理图中，方向控制阀中的滑阀将沿着与前 述过程相同的方向移动更远的距离。正是由于较远 的阀芯位移，围绕阀芯的阀口开度得以增大；这意 味着阀口对液流的节流作用将有所减弱。流动阻力 的减弱被压力-流量补偿器滑阀所感受。压力-流量补 偿器内的滑阀也要相应地移动，因而斜盘倾角控制 活塞泄出更多油液，从而使液压泵斜盘在能够获得 更高流量的倾角位置上工作。此时液压泵开始向系 统提供更多的流量。 如果再度接入四块压力表，尽管方向控制滑阀开度增 大引起了液流阻力的减小，但液压泵的供油流量有所 增加，两组压力表间依然保持了刚好200PSI的压力差。 在方向控制阀滑阀移动，液压泵通过该阀口向执行元 件供油时，无论阀的开度如何变化，压力-流量补偿器 滑阀均努力通过自身的调节功能，维持200PSI的恒定 压差。 基于这样一种原理，可以得到获得了一个效率很高 的液压系统。这种液压系统仅提供必要的流量保持 系统泵的输出压力高于系统工作压力200PSI。 Provides the oil required at 200 PSI above system working pressure . 11 Load Sensing Principle of Operation Automatically adjusts to the varying pressure and flow demands. 液压泵将自动调节排量及工作压力以满足系统 对不同压力和流量的需求。 渐渐地，液压缸的活塞运动至行程终了位置。此时， 通过方向控制滑阀环槽的液流被阻止。控制滑阀两侧 的压力趋于相等，作用于压力-流量补偿器控制滑阀 两端的压力也相等。预调定的200 PSI 弹簧力将压力- 流量补偿器控制阀芯推至左端。此时液压泵的出口液 流再次处于封闭状态，而泵的流量将导致出口迅速升 至3000 PSI，致使高压补偿器滑阀克服预调定的 3000PSI弹簧力移至右端，高压油通过该阀通路作用于 斜盘倾角控制活塞。活塞的运动使斜盘倾角转至排量 近乎为零的位置。液压泵停止供油，仅提供保持高压 的泄漏量。这种工作情况称液压泵的高压待机状态。 Remains in high pressure standby until the load is overcome or the valve spool is returned to neutral. 伊顿负载敏感柱塞泵将保持高压待机状态，直至下述 两种情况之一发生：(1) 载荷被克服 (2) 方向控制 滑阀回到常态位。 12 Load Sensing Principle of Operation 在高压待机状态下，液压泵仅提供必要的流量 以维持高压等待过程中系统的内部泄漏。 Produces only enough flow to make up for internal leakage. 图示状态表示方向控制滑阀已经回到了常态位。作用 于压力-流量补偿器控制滑阀右端的压力通过方向控 制阀上的节流口卸荷。作用于压力-流量感应滑阀左端 的压力克服预调定的200PSI弹簧力移动至右端，再度 开启泵出口至斜盘倾角控制活塞的油路。使泵的斜盘 回程至接近零排量附近，几乎没有流量产生并提供给 系统。作用于压力-流量控制滑阀左端的200 PSI压力被 作用于控制滑阀右端的弹簧力所平衡。在此状态下控 制滑阀将在平衡位置附近振颤以保持液压泵泄油回 路中200 PSI的待机压力。 13 Load Sensing Principle of Operation 负载敏感系统的优点 Advantages of the Eaton Pressure-Flow Load Sensing System 目前，您已经对伊顿压力-流量补偿负载敏感控制系统 的工作原理及动作过程有所了解，让我们将其与一个 常规的，中位开式油路，定量泵系统进行比较，讨论 其优点。 伊顿负载敏感控制系统的功率损耗较低，效率远高于 常规液压系统。高效率、功率损失小意味着燃料的节 省以及液压系统较低的发热量。 Uses horsepower more efficiently • Better fuel economy • Less system heat 14 Load Sensing Principle of Operation 为何伊顿负载敏感系统能够高效地利用原动机功率? Why does the Eaton system use horsepower more efficiently? 一个通用的工程计算公式表明，驱动液压泵所需要的功 率（马力）等于系统压力(PSI)乘以系统流量(GPM)，然 后除以常数1714。这个公式计算的结果是准确的，只 是未曾考虑由于摩擦而导致的功率损失（即未计及机 械效率）。 Hydraulic Energy PSI x GPM Hp =PXQ/1714 让我们来查看一下公式的运用情况，考虑一个典型 的液压系统能够提供20 GPM的流量，工作压力在2000 PSI。 2000 PSI 乘以 20 GPM, 除以常数1714 得到23.3 马力的功率。根据前面的描述，这即是驱动液压泵的 功率。若仔细地考察这个公式，你就会发现无论供油 流量或是工作压力发生变化，驱动液压泵的流量也随 之变化。 System flow = 20 GPM System Pressure = 2000 PSI 2000 PSI x 20 GPM= 23.3 Hp 1714 15 Load Sensing Principle of Operation 这是一个典型的中位开式由齿轮泵所组成的定 排量液压系统。液压泵可提供20 GPM的流量。假 设操作者要测量提供给液压缸的油液流量，油液 的压力需达到 2000 PSI以驱动负载。若使液压 缸安装规定的速度运动仅需要20 GPM当中的5 GPM流量，则有15 GPM的流量返回油箱。但是， 所有的20 GPM流量其工作压力均为2000 PSI。 计算结果表明仅有 5.8 马力的功率被用于驱动 负载做功。 Oil to load is useful work. 2000 PSI x 5 GPM = 5.8 Hp 1714 Oil to tank is wasted horsepower 16 2000 PSI x 15 GPM = 17.5 Hp 1714 流回油箱的液压油损耗了17.5马力的功率。. Load Sensing Principle of Operation 另一个工程计算式（单位换算式）表明，1马力的功率 相当于42.4 BTU/MIN的热量。损失的每一马力功率并未 转换为机械能，而是转换为系统的热损耗。 1 Hp/min. = 42.4 BTU/min. Each horsepower minute that is not converted into mechanical work, is converted into heat. 这意味着当前这个系统，会产生17.5 马力乘以42.4 BTU 即 742 BTU/MIN的热量将被液压系统吸收或通过 液压油冷却器散发。 对于伊顿负载敏感控制系统而言，情况就不同了。 驱 动液压缸运动仅需要5 GPM流量，故而液压泵可根据 液压缸工况自动进行调节仅提供所需的5GPM流量， 其工作压力为克服负载所需的2000 PSI 加上 200 PSI 以保证维持补偿器工作的最小压差。 17 Load Sensing Principle of Operation 2000 PSI x 5 GPM = 5.8 Hp 5 GPM流量工作在2200 PSI的压力下，即仅仅6.4 马 力的功率以满足工作需求。 1714 这样，16.9 马力即716 BTU/MIN的热损耗被避免产生。 若按小时计，节省能量达42,960 BTU。 Eaton saves 16.9 Hp or 716 BTU per min. or 42,960 BTU per hour saved. 再来看一下常规的液压系统，此时我们考察的是 系统在完全溢流状态下的工作情况。系统中液压 缸的活塞运动至行程终点，液压泵的全部流量都 将通过溢流阀流回油箱，根据溢流阀的调定压力， 液流的压力均达到3000PSI。 18 Load Sensing Principle of Operation 3000 PSI 乘以 20 GPM 被 1714 所除，得到 35 马 力。这是通过溢流阀流回油箱的液压油所引起的功 率损失。 3000 PSI x 20 GPM 1714 ___________ = 35 Hp 35 Hp x 42.4 BTU = 1484 per min. or 89,040 BTU per hour 35 马力乘以 42.4 BTU/MIN 等于 1484 BTU。计算结果 表明，一旦系统处于溢流工况，则有1484 比特/分钟 的热量散失，按小时计，则高达 89,040 BTU/hour。 对于伊顿负载敏感系统，当液压缸活塞运动至行程 终点时，液压泵进入高压待机工况。液压泵的斜盘 转至零排量附近，没有流量提供给系统。液压泵仅 产生很小的流量以补偿内部泄漏。 19 Load Sensing Principle of Operation Only 4.7 horsepower is wasted Only 199 BTU's per minute wasted or 11,940 per hour 由于系统的最大内泄漏量也不过 2.7 GPM，其压力为 3000 PSI，那么损失的功率仅为 4.7 马力。 4.7 乘以 42.4 BTU/MIN 等于 199 BTU。即仅仅199比特/分钟的 热量被散失。若以小时计，则单位时间内的热损耗 为 11,940 BTU。 与每小时损耗 89,040 BTU的中位开 式常规定量泵液压系统相比，损失的热量得到大幅度 的降低。. 除了功率损失小、效率高的优点外，伊顿压力-流量 补偿及负载敏感液压系统为操作者提供了最佳的 操作控制方式。 1 . Uses horsepower more efficiently 2. Better operator control 在这里解释一下原因，假设当前这一常规液压系统 中液压泵提供了20 GPM的流量且阀口开启使一部分 油液提供给液压缸，其余油液流回油箱。流经控制 滑阀的油液必然导致阀的进出油口之间存在压力 差。这种压差作用能够被操作者所感受，并具体表 现为操作者移动控制手柄过程中所需力的变化。 20 Load Sensing Principle of Operation 如果通过滑阀移动不同的距离，利用开度大小来调节 提供给作动油缸流量的多少，则作用于滑阀进出口之 间的压力差也随着调节过程变化，从而导致操纵阀芯 移动所需作用力的变化。操作者必须经过长期与系统 的磨合，以适应这种不断变化的操作感觉，达到正确 而又熟练的操作水平。这对操作者而言，要求是很高 的。（王清岩，2005-09-17） 对于伊顿负载敏感系统，无论方向控制滑阀阀芯位移 如何变化，都不会改变阀进出油口间的压力差。因为 压力-流量补偿器控制滑阀的力平衡原理使得液流通 过滑阀时通过液压泵的自动调节功能保持其进出口 压差恒为200PSI。 因此，对于操作者而言，负载敏感系统在滑阀操控 过程中，无论载荷及执行元件的运动速度如何变化， 操作者操纵手柄的感觉都是相同的。操纵手柄的力 主要用于克服复位弹簧力、液动力以及阀芯台肩上 由于该恒定压差所引起的作用力等；一般来讲，该 力较小且能在操作过程中感觉到该力是稳定的、柔 和的。这对操作者而言，既简单可靠，又舒适安全。 （王清岩，2005-09-17） The lever always has the same “ f e e l ” 21 Load Sensing Principle of Operation 1 . Uses horsepower more efficiently 2. Better control 3. One pump meets the pressure and flow requirements for several circuits 伊顿负载敏感系统的又一明显优点是单一的液压 泵可满足多个回路的压力-流量需求。 传统的中位开方式定量泵液压系统为满足同一系统 中不同支路的工作要求，必须采用多联泵或流量分 配器。当然，也可采用流量控制阀或压力控制阀联 合控制。仅在多液动机无同时或同步工作要求时才 能采用单泵与多路阀的组合实现控制。（王清岩， 2005-09-17） 伊顿流量-压力补偿便量泵与多路中位闭式负 载敏感多路阀的组合，可以靠其自身的补偿功 能同时满足多支路多执行元件系统中各个支路 的流量-压力需求。. 22 Load Sensing Principle of Operation 伊顿负载敏感液压系统也具有单泵支持多个液压缸 同时动作的能力。利用每一回路中的流量补偿元件， 所有的液压缸可实现相同速度的运动，而不受负载大 小的影响。 在常规单泵液压系统中，则是负载（压力）较小的 油缸先动作，至其到达行程终点后，负载较大的油 缸才开始动作。 当你了解了伊顿压力-流量补偿及负载敏感系统的原 理与操作知识后，能够明显地感觉到它是研制液压系 统以满足市场需求的最佳设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，其最大优点在于 整个系统是高效的。 1 . Uses horsepower more efficiently 23 Load Sensing Principle of Operation 1 . Uses horsepower more efficiently 负载敏感系统提供了良好的操作控制方式，简单可靠。 2. Better control 并能以单泵供油，同时满足所需流量、压力不同的多 个回路、多个执行元件的工作要求。 1 . Uses horsepower more efficiently 2. Better control 3. One pump meets the pressure and flow requirements for several circuits Eaton Hydraulics Division 24 Load Sensing Principle of Operation 开发与测试 进行负载敏感变量泵的研制 和试验过程投入了大量的时间。 旋转部件及斜盘已经调试并 作为沿轴线装配的一组液压泵驱 动部件，因此它们可以作为负载 敏感液压泵测试的基础。需要做 的工作是完善压力-流量及最高压 力补偿器及斜盘倾角控制活塞的 调试。 基于测试泵，进行了数百万 次的回路试验。试验台随着时钟 一同运转，试演、再实验。Test stands ran around the clock, testing and retesting. 负载敏感变量柱塞泵研 制过程中遇到的最大障碍来自于 斜盘在响应负载变化进行相应调 节过程的稳定性及恢复时间。若 响应速度过快，则泵的工作状态 不稳定；若响应速度太慢则系统 出现较高的压力峰值或压力超载 现象。为寻求最佳的组合方案以 提供准确响应及响应稳定的液压 泵花费了大量的时间。 在正确的液压泵动态特性设 计完成后，开始进行一种长期实 验以考察液压泵及补偿器耐久性 是十分必要的。耐久性长试的单 个循环包括如下几个环节：液压 泵在额定转速、全排量及额定压 力的75%工况下运转1/2秒。液压泵 随后换向至零排量，并运转在额 定压力下持续1/2秒。这种交替循 环持续进行500,000次，然后检查 液压泵的工作效率。长试后的液 压泵被解体以检查各个零部件磨 损的迹象。每一轮500,000次循环 的长试工作皆耗时138.9小时。这 种实验始终在进行，直至我们的 工程师感觉所设计的液压泵已足 够的坚固、经久耐用。 下一阶段的试验程序为破坏 性循环试验。液压泵再次被安装 至长试试验台，进行持续工作循 环的运转，直至容积效率低于90% 或发生某些机械故障。这项试验 用于确定所设计液压泵长期持续 运转的能力和寿命。基于此种观 点，有一些伊顿液压泵在用户的 试验室基于用户系统周边部件构 成的试验回路中进行了类似的长 期试验， 所有这些试验的成果是当负 载敏感变量柱塞泵被发布为产品 时，已足够坚固和耐用，其性能 可满足各类机器传动及控制系统 的设计需求。 25 Load Sensing Principle of Operation 系统比较 负载敏感液压泵被开发完善以后，现在可以将其应用于实际机器的传动及控制回路。 我们选择反铲挖掘机进行系统对比，因为它拥有一套可完成高强度作业的液压系统且该系 统拥有很多控制变量。 伊顿公司购买和租赁了多种不同类型的挖掘机，目的是在进行系统比较时获得完全而又 彻底的评测结论。 购买的挖掘机拥有高压流量补偿、中位闭式结构的液压系统。做如下的改装：装入一个 负载敏感变量泵、一个负载敏感控制阀并去掉液压油散热器。通往液压缸的高压管线被替换 为下一级别较大管径的胶管以减少压力损失。 租赁的反铲挖掘机均为工厂的库存产品（新机）。一台采用高压，中位闭式系统；另一 台采用中位开式系统。 测试一台挖掘机液压系统的效率有两个基本途径。其一是通过对比各台挖掘机在进行相 同作业过程时的燃油消耗；另一途径是在试验过程中检测各台挖掘机的发热量。 下面的数据是进行这些测试的结果： 燃油损耗 1-1/2 小时测试 中位闭式系统 中位开式系统 26 负载敏感中位 每立方码挖掘量的燃油损耗 1#机 中位闭式系统已运转1100 小时，本次测试运行2小时 每小时平均油耗 每小时挖掘立方码土方 每立方码土方油耗 2#机 中位开式系统已运转2680 小时，本次测试运行2小时 每小时平均油耗 每小时挖掘立方码土方 每立方码土方油耗 3#机 负载敏感控制系统已运转 50小时，本次测试运行2小时 每小时平均油耗 每小时挖掘立方码土方 每立方码土方油耗 负载敏感系统较1#机的效率提高幅度为36.4%，较2#机的效率提高幅度为23.3%。 热损耗测试结果： ①带有液压油散热器的中位闭式高压系统 ②不带液压油散热器的负载敏感系统 ③带有液压油散热器的中位开式系统 ④带有液压油散热器的负载敏感系统 （原文误写为②） 5143 ml per 1/2 hr = 2.70 gallons per hr 4508 ml per 1/2 hr = 2.38 gallons per hr 3380 ml per 1/2 hr = 1.78 gallons per hr 1.64 gal. 31.75 cu. yds .05165 gal. 1.81 gal. 42.25 cu. yds. .04284 gal. 2.12 gal. 64.5 cu. yds. .03286 gal. 高于环境温度106 F 高于环境温度116 F 高于环境温度98 F 高于环境温度74 F Load Sensing Principle of Operation 负载敏感系统的应用 在考虑整机传动与控制系统的设计方案时，负载敏感系统是具有下列特点的工作机构之 理想选择。 z 单泵系统具有多个回路和执行元件，每一支路有不同的压力和流量需求 z 系统需要对流量进行调节，采用容积调速 z 系统具有低压小流量的待机工况直至有更高的压力和流量需求 z 系统需要提供恒定的流量而不受输入转速及压力变化的影响 z 避免系统产生过多的能量损耗及热损耗 z 系统需要保持执行元件恒定的运转速度而不受负载影响 z 液压系统工作过程中经常达到最高压力 如今，负载敏感系统已被广泛应用于下列设备中： 反铲式挖掘机 联合收割机 前端装载机 辅助驱动轴 农用拖拉机 缆索牵引绞车 电梯 车装螺旋钻机 建筑升降机 液压钢绳绞车 起重机 船舶发电机驱动装置 路面压实机 机床及加工制造系统 混凝土泵车 锯木-劈木机械 自卸卡车 压力机 碾盐机 液压剪床 路面行走推进装置 车辆悬挂系统 如您所见，负载敏感控制技术可用于不同类型的液压传动及控制系统。其所具有的优点 远非常规定量泵中位开式液压系统及中位闭式高压系统所及。那么负载敏感控制技术能够为 您所设计的液压系统做些什么呢？（ What can it do for your system? ） 负载敏感控制技术的前景 负载敏感控制技术本应用于构造一种未来的传动及控制系统，但是今天它已经展现在 我们的面前。（Load sensing is the system of the future, and it is here today!） 高效的特点使负载敏 感控制成为所有传动及控制系统的理想设计方案。对于复杂的系统，它能够与电子操纵系 统联合工作，精确地控制和提供作需要的液压动力。 我们可以预见在不久的将来，负载敏感系统可用于协同电子操纵系统进行相当复杂液压 系统精确的、可调的能量控制。 各种类型的传感器可为微处理器提供反馈信息，微处理器 进行偏差比较及处理后输出控制电流给比例电磁控制阀，其控制作用使得负载敏感变量泵根 据作动器的需求按比例提供准确的压力和流量。 负载敏感技术——构造终极液压系统！（Load Sensing - The Ultimate Hydraulic System!） Information contained in this catalog is accurate as of the publication date and is subject to change without notice. Performance values are typical values. Customers are responsible for selecting products for their applications using normal engineering methods. Eaton Corporation Eaton Ltd. Eaton B.V. Sumitomo Eaton Hydraulic Co. Hydraulics Division Hydraulics Division Boeing Avenue 11 5 Temasek Blvd. 15151 Hwy. 5 Glenrothes, Fife 1119 PC Schiphol-Rijk 42-01 Suntec Tower Three Eden Prairie, MN 55344 Scotland, KY7 4NW The Netherlands Singapore 03988 Telephone: 612/937-7254 Telephone: [+44] (0)1592-771-771 Telephone: [+31] (0)20-655 6700 Telephone: [+65] 832-7727 Fax: 612/937-7130 Fax: [+44] (0)1592-773-184 Fax: [+31] (0)20-655 6800 Fax: [+65] 832-7733 Sum itomo Eaton Eaton Ltd. Eaton Hydraulics (Shanghai) Co. Ltd. Jining Eaton Hydraulic Co. Ltd. Hydraulic Company Ltd. 7th Floor, Woo Duk Building 388 Aidu Road, Waigaogiao FTZ 6 Ji Da Road Q u a l i t i y S y s t e m C e r t i f i e d Ooi-Cho Kameoka-Shi 832-2 Yeoksam-Dong, Kangnam-Ku Pudong New Area Jining City Products in this catalog are manufactured in an ISO-9001-certif ied site. 621-0017 Kyoto Soeul 135-750 Shanghai 200137 Shandong Province 272131 Japan Korea Peoples Republic of China Peoples Republic of China Telephone: [+81] 771-22-9601 Telephone: [+82] 2-557-0595 Telephone: [+86] 21-5046 0758 Telephone: [+86] 537-2221288 Fax: [+81] 771 -29-2020 Fax: [+82] 2-557-1634 Fax: [+86] 21-5046 0767 Fax: [+86] 537-2221 557 w w w . e a t o n h y d r a u l i c s . c o m Copyright Eaton Corporation, 1992 All rights reserved. Form No. 03-206 Printed in U.S.A