负载敏感变量泵在装载机液压系统上的应用与节能分析

负载敏感技术在工程机械行驶液压驱动系统的应用作者：王瑜来源：《科技风》2019年第20期摘要：为了改善传统全液压轮式工程机械滑转率高和前轮同步的问题，本文提出了泵控负载敏感辅助液压驱动系统的方法。

简要介绍了负载敏感技术的工作原理，阐述了辅助液压行驶驱动系统的工作原理，建立了该系统的AMESim模型，并进行相关的仿真与分析。

关键词：工程机械;液压行驶系统;负载敏感系统;AMESim液压传动具有无级变速和易于实现自动化控制等优点，随着技术的成熟，现越来越多的工程机械行驶驅动系统应用液压传动，[2]后轮驱动的驱动力小，采用全轮驱动来改善，但前轮滑转率高，还有前轮同步的问题。

本文提出将负载敏感技术应用于轮式车辆的前轮行驶系统来改善这些问题。

1 泵控负载敏感系统的工作原理泵控负载敏感技术的工作原理如图1所示，由变量泵、负载敏感阀、压力补偿阀和变量油缸等组成。

[1]泵控负载敏感系统根据负载所需的压力PL调节恒压阀与负载敏感阀的阀芯的位移，使变量油缸受力发生变化，进而改变泵的排量，实现泵的输出压力PP和输出流量与负载的压力PL 和需求流量相匹配。

泵控负载敏感系统中恒压阀控制优先级高于负载敏感阀控制优先级，一般情况下恒压阀在弹簧作用下处于左位工作。

2 前轮行驶液压系统本文前轮采用单泵-双马达负载敏感系统，图2为其工作原理图。

当车辆负载较小，不需启动辅助驱动，负载敏感变量泵1的排量最小，负载敏感变量泵只输出很小的流量，而且液压马达在低压油作用下处于自由轮状态。

当车辆负载较大，启动辅助驱动，电比例阀5根据接收到的主驱动轮转速信号，使流过电比例阀5的流量与主驱动轮转速相适应，从而辅助驱动轮转速与主驱动轮转速同步，减小前轮的换转率。

压力补偿阀8，放置于电比例阀5进油口前，对电比例阀5的进口、出口之间的压差进行补偿，使其为固定值，保证进入两个行驶马达5中的流量相同，从而前轮同步。

[4]3 建立AMESim图形化模型在设计辅助液压驱动系统时，会对其动、静态特性都有所考虑，为了检验其可靠性，利用AMESim软件对辅助液压驱动系统进行建模及仿真。

液压系统定量泵负载敏感应用
•定量泵负载敏感系统特点：
通过负载反馈信号，控制系统的工作与泄荷。

根据压力变化切换系统工作与泄荷状态
优先阀实现优先流量分配
比例换向阀控制油缸的速度与运动方向
当执行机构有压力流量需求时，负载敏感让系统泄荷阀关闭，从而进入工作状态
电比例方向阀控制油缸或马达的动作
阀前压力补偿器保证电比例阀所控制的流量不受负载影响
根据系统压力反馈信号，决定系统泄荷与否
逻辑阀用做阀后补偿功能，使供给马达的流量不受负载影响。

装载机液压系统的节能性改进及分析研究作者：孙玲来源：《中国机械》2013年第20期摘要：随着经济的不断发展，节能环保的意识理念逐步深入人心，所以在装载机液压系统技能方面也做出了详细的部署安排，产生损耗的根本原因是由于装载机在运转时液压系统会产生能量的损耗，所以只要控制好装载机液压系统的能量损耗，就能使装载机液压系统的节能性提高。

笔者将从装载机液压系统的改进入手，分析提高装载机节能性的方法。

关键词：装载机；液压系统；节能性；改进分析引言：装载机是一种被广泛应用的土石方施工机械，具有铲、装、运、卸等功能，其主要特点是机械效率高，主要应用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿石等建筑工程，装载机的核心部分就是液压系统，也是装载机能量损耗最大的一部分。

如果要提高装载机液压系统的节能性，就必须要控制好液压系统的能量损耗，这样装载机的节能性才会提高。

1.装载机工作装置液压系统的应用装载机被广泛用于建筑工程方面。

运行动作包括：用铲斗铲起物料，将物料提升到必要的高度，然后将物料运输到规定的地方，卸掉物料，以此循环作业。

而保证工作装置完成物料的铲掘、升降、保持和倾斜等动作便组成了装载机工作装置液压系统。

装载机工作装置液压系统主要由工作泵、先导阀、多路阀、动臂油缸和转斗油缸五部分组成，工作装置液压系统的操作分为机械操作和先导操作两种。

先导操作就是工作装置通过先导阀控制液压多路阀进行操作，而机械操作就是工作装置通过机械操纵手柄控制多路阀进行操作。

装载机工作装置液压系统的应用在一定程度上减少了人力，提高了装载机的效率，增加了经济效益。

2.转向系统节能措施2.1.负荷传感全液压转向系统负荷传感全液压转向系统是由优先阀、泵、转向溢流阀和负荷传感转向器等四部分组成，其特点有针对装载机的负载情况能实现压力补偿；转向回路优先是其采用的的是控制策略，中位时转向器的流量会变小，一般的测定流量会达到10kbit/s，下图为流量传输速率与使用电功率之间的关系，这样便能提高装载机液压系统的节能性；中位时液压系统的压力和排量是不会互相转化的；负荷传感全液压系统遵循的原则是转向压力、流量优先，这样就增大了转向的可能性。

负载敏感控制技术在TBM液压系统中的应用2010-08-27 11:43:11来源：中华铁道网浏览次数：86网友评论0 条液压技术是基于帕斯卡定律（Pascal Law），以有压流体（压力油）为介质，来实现能量传递和自动控制的一种应用技术。

液压传动传递动力大，运动平稳。

液压技术可应用在需要传递高功率及负载运动需要精确控制的场合。

对于液压系统来说，压力和流量是两个基本参数。

液压系统的压力是由负载来确定的，而流量是系统重点要控制的变量。

流量与压力的乘积为功率。

因此，对该两变量进行控制，关系到系统的功率利用率问题。

论文将以负载敏感控制技术为依据，论述液压系统功率效率及控制问题。

并以WIRTH TB880E隧道掘进机中液压系统作为应用实例，加以说明。

1负载敏感技术的原理负载敏感技术，简言之，就是将负载需要的压力、流量与泵的压力、流量相匹配以最大限度地提高系统效率的技术。

要提高系统效率，一方面，需要将负载的压力与泵的输出压力相适应；另一方面，泵的输出流量正好满足负载运动速度的需要。

此外，还需要实现待机状态的低功耗。

如图1所示，实现负载敏感控制的系统由下列元件组成：负载敏感变量柱塞泵1，速度调节元件（节流阀）2，压力传感元件（梭阀）3。

在柱塞泵1上有压差控制阀4和压力控制阀5。

压力控制阀用来限定泵的最高工作压力Pmax。

负载的驱动压力Pl，通过梭阀3反馈到泵的控制口X，压差控制阀4用来设定泵的出口与执行元件（油缸）进油口之间的压差△P。

从而，执行元件的运动速度取决于节流阀2的开度(节流阀的流量关系式确定Q=f（A, △P）)。

即在此系统中，节流阀和压差控制阀共同组成了一个调速阀。

只要Pl≤Pmax-△P,无论负载怎么变化，泵提供的流量能始终与负载的要求相适应，而泵的输出压力为Pl+△P。

这样液压系统的效率（不计入泵的效率及执行元件的效率）为Pl/(Pl+△P)。

当系统未工作，处于待机状态时，负载压力Pl=0，系统的待机功率损耗为△PQp 。

装载机定变量液压系统工作原理与节能分析作者：李建冬来源：《智富时代》2018年第06期【摘要】本文针对装载机定变量液压系统的研究，将从定变量液压系统的相关概述入手，对装载机定变量液压系统工作原理与节能效果进行深入分析，以此推动我国工程技术的发展。

此次研究选用的是文献研究法和案例分析法，通过查找相关文献和案例，为文章的分析提供理论基础。

通过文章的分析得知，装载机定变量液压系统的节能效果较强，希望本文的研究，能在一定程度上对提高装载机定变量液压系统的工作水平和节能效果提供参考性意义。

【关键词】装载机；定变量；液压系统作为工程机械的一种，装载机具有其他工程机械没有的优点，不仅作业的速度快，而且机动性能较好，但在能源问题越来越得到重视的今天，装载机的操作复杂、变化频繁、能耗较高等缺点渐渐得到凸显，需要对装载机定变量液压系统工作原理与节能分析进行深入分析，方能提高装载机的节能效果，为装载机的未来发展提供方向。

一、定变量液压系统相关概述作为装载机的重要组成部分，液压系统的能源消耗所占的比重是最大的，大约为百分之七十左右，也正是因为如此，降低液压系统的能耗是实现装载机节能的重中之重。

目前，全定量液压系统在我国得到了较为广泛的应用，国内大多数工程所用的装载机都是这一液压系统，该液压系统由转向系统与工作系统组成，虽然得到了一定的普及，但其溢流较大、节流损失大、效率低下的缺点，并不利于装载机的节能发展。

反观国外，国外的装载机采用的是双变量泵液压系统，与我国的全定量液压系统相比，其节能效果更为明显，但是成本相对全变量液压系统要稍高一些，因此，我国装载机的发展方向应为如何设计出既节能成本又低的液压系统。

本文所研究的定变量液压系统不仅具有较强的节能效果，而且能够提高装载机的整体运行效率[1]。

二、装载机定变量液压系统的工作原理（一）转向系统与工作系统装载机的定变量液压系统由负载敏感液压转向系统与工作液压系统组成（下文简称为转向系统与工作系统），转向系统主要由三大部分组成，分别为流量转换阀组、流量放大阀、负载敏感泵，其中，流量转换阀的主要组成部分有顺序阀、液控换向阀、逻辑阀等；工作系统主要由五部分组成，分别为定量泵、分流卸荷阀组、换向阀、梭阀组、节流阀，其中，分流卸荷阀组在工作系统中起着格外重要的作用，其主要组成部分为压力控制阀、二位三通逻辑阀、卸荷阀。

负载敏感液压泵原理负载敏感液压泵是一种能够根据负载情况自动调整输出压力和流量的液压泵。

它利用负载敏感元件和控制系统实现对液压泵输出的精确调节，从而实现对液压系统的动态控制。

在工业生产和机械设备中，负载敏感液压泵被广泛应用，为系统提供高效、稳定的液压能源。

负载敏感液压泵的工作原理可以简单地描述为：根据负载情况自动调节输出压力和流量。

具体来说，当液压系统的负载增加时，负载敏感元件感应到负载的变化，并通过控制系统调整液压泵的输出压力和流量，使其能够满足系统的要求。

而当负载减少时，液压泵也能够相应地减小输出压力和流量，以节约能源和降低系统的运行成本。

负载敏感液压泵的关键在于负载敏感元件和控制系统。

负载敏感元件通常采用压力控制阀或流量控制阀，用于感应和反馈负载的变化。

当负载增加时，压力或流量控制阀会感应到负载的增加，并通过控制系统发送信号给液压泵，要求增加输出压力和流量。

控制系统根据负载的变化信号，调节液压泵的工作状态，使其能够满足系统对压力和流量的需求。

负载敏感液压泵的优点在于其高效、节能的特性。

由于能够根据负载情况自动调节输出压力和流量，负载敏感液压泵能够实现能源的有效利用。

当负载较轻时，液压泵会自动减小输出压力和流量，以减少能源的消耗。

而当负载较重时，液压泵会自动增加输出压力和流量，以满足系统对液压能源的需求。

这种自动调节的能力能够保证系统在不同负载下的稳定运行，提高系统的效率和可靠性。

负载敏感液压泵在工业生产和机械设备中的应用非常广泛。

例如，在机床行业中，负载敏感液压泵能够根据切削负载的变化，自动调整切削液的压力和流量，使机床能够在不同工况下保持稳定的切削质量和加工效率。

在冶金、矿山等行业中，负载敏感液压泵能够根据负载的变化，自动调整工作液的压力和流量，以满足不同工艺的要求。

在工程机械和汽车行业中，负载敏感液压泵能够根据负载的变化，自动调整液压系统的工作状态，以提高机械设备的工作效率和安全性。

负载敏感液压泵是一种能够根据负载情况自动调节输出压力和流量的液压泵。

万方数据　万方数据　万方数据工程机械负载敏感技术节能原理及应用作者：耿令新， 刘钊， 吴仁智， 张利娟作者单位：耿令新,刘钊,吴仁智(同济大学机械工程学院,上海,201804)， 张利娟(河南科技大学,河南,洛阳,471003)刊名：机械传动英文刊名：JOURNAL OF MECHANICAL TRANSMISSION年，卷(期)：2008，32(5)被引用次数：2次1.王意.王长江静液压传动装载机 1999(04)2.陈忠强.苏丰A10VSO变量泵节能技术及应用[期刊论文]-流体传动与控制 2004(11)3.黄新年.张长生.陈忠强负载敏感技术在液压系统中的应用[期刊论文]-流体传动与控制 2007(09)4.刘钊.张珊珊变量泵控制方式及其应用[期刊论文]-中国工程机械学报 2004(07)5.李泽松.寇子明A4VG系列变量泵伺服机构动态特性分析[期刊论文]-煤矿机电 2005(02)6.张潘.王国志.邓文武装载机转向负荷敏感型变量泵的动态仿真[期刊论文]-建筑机械 2006(01)1.期刊论文李晶洁.贾跃虎.孙志慧.Li Jingjie.Jia Yuehu.Sun Zhihui负载敏感变量泵在装载机液压系统上的应用与节能分析-流体传动与控制2010(1)将A10VSO系列负载敏感变量泵应用到ZL50装载机工作装置液压系统中,并在不同的工况下对该液压系统进行了节能分析与功率损失计算.结果证明A10VSO系列负载敏感变量泵驱动的装载机工作装置液压系统的功率损失较少.2.学位论文刘榛电液比例负载敏感径向柱塞变量泵控制的研究2005在大功率液压系统中,系统效率是一个重要技术指标.为了提高系统效率,作者从变量泵入手进行研究.本文以JBP系列排量为63mL/r的径向柱塞变量泵作为基泵,采用电液比例负载敏感控制技术对变量泵进行了压力和流量的复合控制,以达到节能的目的.在以前研究的基础上对流量调节阀进行了改造,阀体上直接设计有液阻R<,3>,流量阀采用了板式安装形式,使流量阀与集成块完美的结合在一起.直接采用了市场成熟压力调节阀来代替以前的专用压力阀.这不仅增加了系统的可靠性,而且简化了系统设计,降低了系统成本.设计出相应的新型负载敏感阀.3.期刊论文杨毅.李彬.毛立峰.刘贺.Yang Yi.Li Bing.Mao Lifeng.Liu He负载敏感变量泵启动噪声分析与试验研究-流体传动与控制2010(3)针对负载敏感变量泵启动时有规律的噪声问题,分析其可能产生的原因,通过对负载敏感变量泵控系统的数学建模,研究启动噪声发生机理,提出解决泵的启动噪声的若干方法.最后通过试验验证,有效解决了泵的启动噪声问题.4.学位论文代少云电液比例负载敏感控制变量柱塞泵研制2008液压传动及控制技术以其传递功率大、控制精度高、响应速度快、易于实现机电液一体化控制等优点，被广泛应用于机电工程领域。

Internal Combustion Engine&Parts 1定量液压系统定量液压系统是目前国内装载机采用最多也是技术最成熟的一种液压系统，主要是通过齿轮泵供油，属于溢流调速系统。

通常情况下整机有两个齿轮泵，转向泵主要负责转向液压系统供油，工作泵主要负责工作液压系统供油，有些系统的先导和制动也是由转向泵提供油源。

由于正常工况下转向液压系统需求流量比较小，齿轮泵又无法实现变排量供油，因此会产生很大一部分的能量损失。

意识到这个问题后，另一种较为先进的液压系统被逐步应用，即双泵合流转向优先液压系统，典型的液压系统原理如图1所示。

双泵合流转向优先系统即在转向系统中增加优先阀，首先需要满足转向系统的正常工作，当转向液压系统不工作或者需求流量很小的时候，转向齿轮泵的多余流量合流到工作液压系统，这样就减少了转向系统的空载损失，同时又可以在满足三项和要求的前提下适时减小工作泵排量。

这种液压系统安装简单、成本较低、技术相对很成熟，但是效率较低、能耗较高，目前普遍应用在国内中低端装载机上。

2定变量液压系统定变量液压系统是在定量系统的基础上做了改进，将转向齿轮泵换成负载敏感变量泵，同时配备负载敏感闭中位转向控制阀，也就是说转向系统设计为负载敏感液压系统，工作泵还是选择齿轮泵，但是在工作泵出口设计高压卸荷阀，分配阀选择开中位机能，整机液压系统是定量与变量系统相结合的定变量液压系统。

典型的定变量系统原理图如图2所示。

浅析几种常见的装载机液压系统吴国梁（约翰迪尔（天津）有限公司，天津300457）摘要:装载机是一种常见的工程机械，其机动性好、操作灵活、作业效率高,在基础设施建设中发挥着举足轻重的作用。

液压系统则是装载机的核心组成部分，不同类型的液压系统在成本、安装以及能耗方面均有很大差别。

目前主流装载机的液压系统主要有以下几种类型，定量液压系统、定变量液压系统和全变量液压系统三种。

本文将从系统组成、简单原理、成本及能耗等方面分别介绍这几种不同的装载机液压系统。

负载敏感液压泵原理液压泵是液压系统中的核心元件，负载敏感液压泵是一种根据外部负载要求来调整工作压力和流量的液压泵。

它可以根据负载的变化自动调整输出压力和流量，从而实现对液压系统的精确控制和能量的有效利用。

负载敏感液压泵的原理是通过感应负载变化来调整输出压力和流量。

当负载增加时，液压泵会自动增加输出压力和流量，以满足负载要求；当负载减少时，液压泵会自动降低输出压力和流量，以节约能量。

这种负载敏感的调节方式可以在不同工况下保持合适的工作压力和流量，提高液压系统的工作效率和稳定性。

负载敏感液压泵的工作原理主要包括以下几个方面：1. 感应负载压力：负载敏感液压泵通过感应负载的压力变化，来调整输出压力。

当负载增加时，负载敏感液压泵会感应到负载压力的增加，并通过相应的调节机构来增加输出压力。

当负载减少时，负载敏感液压泵会感应到负载压力的减少，并通过相应的调节机构来降低输出压力。

2. 调节输出流量：负载敏感液压泵还可以根据负载的要求来调节输出流量。

当负载增加时，负载敏感液压泵会增加输出流量，以满足负载的需求；当负载减少时，负载敏感液压泵会减少输出流量，以节约能量。

这种调节流量的方式可以使液压系统在不同负载下保持恰当的流量，提高系统的工作效率。

3. 负载敏感器：负载敏感液压泵中的负载敏感器是实现负载感应的关键部件。

负载敏感器可以感应到负载的压力变化，并将这些信号传递给液压泵的调节机构。

调节机构根据负载信号来调整输出压力和流量，以满足负载的要求。

负载敏感液压泵的优点在于能够根据负载的变化来调整输出压力和流量，从而提高液压系统的工作效率和能量利用率。

它适用于需要精确控制和能量节约的液压系统，如工程机械、冶金设备、船舶等领域。

负载敏感液压泵通过感应负载变化来调整输出压力和流量，实现对液压系统的精确控制和能量的有效利用。

它的工作原理是通过感应负载压力和调节输出流量来实现的，其中负载敏感器是实现负载感应的关键部件。

负载敏感液压泵的优点在于能够根据负载的变化自动调整输出压力和流量，提高系统的工作效率和能量利用率。

负载敏感控制在公路养护设备液压系统中的应用负载敏感控制在公路养护设备液压系统中的应用第一章介绍公路的养护工作对于道路安全和交通畅通起着至关重要的作用。

而在养护工作中，液压设备更是发挥着不可或缺的作用。

然而，由于公路的工作环境复杂多变，液压系统的工作条件也是非常严苛的。

本文将介绍如何在公路养护设备液压系统中应用负载敏感控制的方法，实现对养护设备的精准控制，提高设备的工作效率和安全性。

第二章传统液压系统的缺陷在传统的液压系统中，通常采用固定流量和固定压力的控制方式。

这种控制方式虽然简单，但是无法满足养护设备在工作时负载的变化而进行相应的调整，从而无法实现对养护设备的精准控制。

并且这种控制方式的能耗较高，影响了设备的工作效率。

第三章负载敏感控制的优势负载敏感控制是一种智能化的控制方式，它可以根据养护设备的负载变化来实现对设备的精准控制。

具体来说，负载敏感控制可以根据实时的负载变化，调整液压系统的流量和压力，以达到最佳的工作效率。

这种方式不仅可以提高设备的工作效率，减少能耗，而且可以有效地保证设备的安全性。

第四章负载敏感控制的实现负载敏感控制的实现需要使用负载传感器和智能控制器。

负载传感器可以实时测量设备的负载变化，并将负载数据传输给智能控制器。

智能控制器将根据负载数据和设备的工作状态，调整液压系统的流量和压力，以实现对设备的精准控制。

同时，智能控制器还可以实现对设备的自动保护，确保设备的安全性。

第五章结论负载敏感控制是一种高效、智能、安全的控制方式，适用于公路养护设备液压系统的控制。

通过实现负载敏感控制，设备可以实现对负载的快速响应，提高设备的工作效率和安全性。

因此，在未来的养护设备液压控制中，负载敏感控制将会有广泛的应用。

负载反馈液压系统的应用分析节能是现代液压传动发展的方向。

节能液压系统是根据负载需要供给压力和流量，使流量消耗最少。

目前，节能效果较好的液压系统是负载反馈系统，该系统多用于负载较多，工况变化较大的工程土方机械。

从控制方式上又可分为泵控方式和阀控方式。

泵控负载反馈液压系统是根据负载需要控制变量泵的输出流量的回路。

阀控负载反馈液压系统是通过三通调速阀来调节系统流量满足负载的需要。

阀控负载反馈系统一般使用定量液压泵。

1.泵控负载反馈液压系统的工作原理如图1所示，泵的变量机构根据节流器两端的压力变化来调节泵的排量。

设计者可设定一个压力值p0作为调节目标，在系统稳定工作时，Δp= p0，如想改变系统工作状态，通过调节节流面积来改变Δp值，使之偏离p0值。

这时泵的变量机构就会作出反，系统应，调节泵的排量来改变Δp值，直至Δp= p就可稳定地工作在新的流量状态。

在应用负载反馈原理的液压系统中，只要改变节流面积，就可以有效地控制泵的排量，从而控制工作机构的速度。

节流器也可以是节流阀，也可以是方向阀，如手动换向阀或电磁比例换向阀等。

系统在工作过程中，如泵的排量已达到最大值，无论节流面积如何增大，系统流量也不会继续增加，此时，称系统处于“流量不饱和”状态。

显然，阀对执行机构已失去了控制。

图1所示单负载泵控负载反馈系统，其流量变化可用式（1）来计算：Q=CfΔp1/2（1）式中：C——流量系数f——阀开口面积由式（1）可以作出系统的流量变化曲线（图2），由曲线Ⅰ可以看出，当f>f max时，无论f如何变化，系统流量不会发生变化。

所以，匹配合理的系统应工作在曲线Ⅰ的上升段，即节流面积f≤f max。

图3所示为多负载泵控制负载反馈液压系统示意图。

该系统的工作特性为泵工作压力满足最大负载需要，流量满足所有负载需要。

负载之间的压力差由补偿器补偿，即对压力较小的负载，其补偿器要衰减掉一定压力，使各控制阀两端压差与其控制流量相对应。