裝載機負荷敏感系統與新型正流量系統節能對比

梁振國，賈 崇，李水生

(廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007)

裝載機為了實現節能，一般采用負載敏感系統，通過閥控系統，實現復合動作。需要在閥芯處產生比較大的壓差來達到控制流量的目的。

負載敏感系統，由壓差和開口面積控制泵的排量，系統的流量越大，在閥口產生的損失越大。因此，為了減小這部分損失，比較大的機型都采用正流量系統。針對此問題，采用某元件廠家給挖掘機配的RCS 閥，經過優化參數，應用在大型裝載機液壓系統上，達到比負荷敏感系統更節能，同時也能做復合動作，并相互之間不干擾，形成了一種新型正流量系統方案。

本文主要是針對負荷敏感系統存在壓差損失大的問題，通過把挖掘機使用的RCS 閥，改進優化移植到裝載機液壓系統上。形成一種新型裝載機正流量系統。

1 負荷敏感系統

1.1 負荷敏感系統組成

主要負荷敏感變量柱塞泵、負荷敏感分配閥、先導閥、液壓油缸、回油濾、液壓油箱等主要液壓元件組成。負荷敏感系統原理圖見圖1 所示。

圖1 負荷敏感系統原理

1.2 負荷敏感分配閥結構

負荷敏感分配閥結構圖見圖2。主要由主閥芯、壓力補償閥、再生背壓閥、浮動倍置閥、壓力溢流閥、再生單向閥、行程限制器等組成。從進油口P 進油，主閥芯換向，液壓油進入P1，再通過壓力補償閥，進入到P2 單向閥處。在P 到P1 之間產生一個壓差ΔP。

圖2 負荷敏感分配閥結構圖

1.3 負荷敏感系統控制原理

圖1 的負荷敏感系統原理圖可以簡化為圖3。泵出來的液壓油，閥芯A1 后，產生壓差，通過壓力補償閥后進入油缸，從壓力補償閥后把負載壓力反饋到泵的LS 口，由泵口壓力與泵LS 口的壓力形成的壓差ΔP，與泵上的彈簧力相平衡，從而控制泵的排量。流量公式為Q=ΔPA，壓差恒定，開口越大，泵供的流量就越大。在這個開口處產生的壓差ΔP一般在2MPa 左右，系統流量越大，在閥口產生的損失就越大。

圖3 負荷敏感系統控制原理

1.4 負荷敏感系統能量損失計算

裝載機一個V 型作業循環，時間一般為30s，包括前進、挖掘裝料、后后退、前進、舉升、卸料、退7 個分解動作，每個分解動作的時間、液壓系統流量、壓力參數如表1。

表1 負荷敏感系統分解動作參數

能量計算由W=Q×P×t60 計算，從能量損失來看，負荷傳感系統在提升工況，損失較大，在不工作時損失也較大，需要減少這部分能量損失。

2 新型正流量系統

2.1 新型正流量系統組成

主要電控變量柱塞泵、電控正流量分配閥RCS 閥、先導減壓閥、液壓油缸、回油濾、液壓油箱等主要液壓元件組成。新型正流量系統原理圖4 所示。

圖4 新型正流量系統原理

2.2 電控正流量分配閥RCS閥結構

電控正流量分配閥RCS 閥結構圖見圖5。主要由主閥芯、壓力溢流閥、電比例閥、切斷閥、行程限制器等組成。在主閥芯沒有節流槽，不會產生額外的壓差ΔP損失。且結構簡單，成本低。

圖5 電控正流量分配閥RCS閥結構

2.3 新型正流量控制原理

圖4 的新型正流量系統原理圖可以簡化為圖6。由于正流量系統是泵控系統，由電手柄直接給泵的電比例控制閥傳輸控制電流，直接調節泵的排量實現，無須在閥處產生額外的壓力損失ΔP，因此壓差損失比負荷傳感系統小。

圖6 新型正流量控制原理

2.4 新型正流量系統能量損失計算

以相同的裝載機一個V 型作業循環，時間一般為30s，包括前進、挖掘裝料、后退、前進、舉升、卸料、后退7 個分解動作，每個分解動作的時間、液壓系統流量、壓力參數如表2。

表2 新型正流量控制系統分解動作參數

從能量損失來看，新型正流量系統在提升、卸料工況能量損失小，在不工作時損失也小，提高了效率。

3 結語

根據以上分析對比，可以得出，新型正流量系統比負荷敏感系統效率更高，更節能，動臂油缸與轉斗油缸做復合動作時相互不干擾，液壓系統效率更高，使整機作業效率更高。