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液压挖掘机的三种流量控制方式摘要：在液压挖掘机的负载适应控制策略中，负流量（Negative Flow Control）、正流量控制（Positive Flow Control）及负荷传感器控制（Load Sensing Control）三种流量控制方式的流行称谓，是按其泵控特性来分类的。
本文通过对多种厂牌型号挖掘机的比较分析，提出了旁通流量控制（By-pass Flow Control）、先导传感控制（Pilot Sensing Control）及负荷传感控制的分类。
这一分类方法，对于设计时比较不同控制系统的性能和维修时理解不同控制系统结构和功能的特点，都有所裨益。
1.流量控制在挖掘机的液压系统内，流量Q、压力P及能耗（流量损失ΔQ、压力损失ΔP）等参数的变化，反映了液压传动过程的控制特性。
液压系统工作时，压力P不是系统的固有参数，而是由外负荷决定的。
因此，当发动机转速n e一定时，要对液压系统的功率进行调节，其实是对液压缸、液压马达等执行元件的进油量Q a进行调节（参看图1）。
图1.流量调节如图2所示，有两种方法调节系统流量。
第一种方法是泵控方式，通过改变主泵的每转排量q来调节主泵的输出流量Q p，称为容积调速。
常见的容积调速方式包括：①利用主泵出口压力P P与主泵排量q的乘积保持不变的恒扭矩控制；②利用发动机转速传感（ESS）使主泵吸收的扭矩pq与主泵转速n的乘积保持不变的恒功率控制；③在临近P系统溢流压力时，减小主泵排量的压力切断控制；④配用破碎头等作业附件时，由外部指令限定主泵最大排量的最大流量二段控制；⑤双泵系统中，利用两泵出口压力的平均值与主泵流量乘积保持不变的交叉功率控制（相加控制或总功率控制）；⑥多泵系统中，因主泵组的液压总功率大于发动机的输出功率，为防止发动机出现失速，采用了极限负荷控制。
除了容积调速，还有一种泵控方式是通过动力模式下的变功率控制，利用外部指令设定不同工况下不同的发动机输出功率来改变主泵转速n e，从而调节主泵输出流量Q=nq。
控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。
而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化也大，调节作用灵敏有效。
由于上述原因，在实际工况中多数场合优选等百分比流量特性。
GB/T4213-2008《气动调节阀》标准5.11.2条规定，等百分比流量特性的斜率偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，任意相邻流量系数测量值的十进对数（lg ）差值应符合表二规定。
流量与CV值、KV值工程师必备2010-09-17 08:42:40 阅读381 评论1 字号：大中小订阅流量特性的概念及其单位换算气动元件的流量特性标志元件的流通能力,是决定气动系统的压力损失和动作快慢的主要参数之一。
但目前国内外对流量特性尚无统一的表示方法,各国气动元件制造商都有自己的做法和规定,采用不同的标准,有的采用有效截面积S值,有的采用流通能力c值(K V值),有的采用流量系数Cv值,有的采用标准额定流量Q来表示。
下面对常用的几种流量特性参数的概念及其单位逐一予以解释。
1 流量特性参数的概念1.1 有效截面积S值在气动技术中,不论气动元件和管路的内部结构如何复杂,假设通过该元件和管路的实际流量等于在相同压力下通过一理想薄壁节流孔的流量,此理想薄壁节流孑L的流通截面积就称为该实际元件和管路的有效流通截面积(简称有效截面积),用符号s(单位mm2)表示。
1.2 流通能力C值C值是以公制单位表示的阀的流通能力。
它的定义为:阀全开状态下,以密度为1g/cm3,的清水流量在阀前后压差保持98.1kP a(1kgf/cm2)时,每小时通过阀的水的体积数(单位m3)。
1.3 流通能力K V值Kv值也是以公制单位表示的阀的流通能力,它的定义为:阀全开状态下,以密度为lg/cm3的清水在阀前后压差保持为lbar 时,每小时通过阀的水的体积数(单位m3)。
由于1bar≈98.1kP a,故c值与K v值两者基本相同,即1C≈lK V。
1.4 流量系数C V值Cv值是用英制单位表示的阀的流通能力。
它的定义为:阀全开状态下,阀全开后压差保持lpsi(1lbf/in2)时,每分钟流过温度为60°F(15.6℃)的水的加仑数(美制加仑数,1US gal=3.785L)。
1.5 标准额定流量Q标准额定流量Q是在标准条件下的额定流量,其单位是L/min。
通常,对方向控制阀来说,测试时调定的输入压力P1=0.6MP a,输出压力P2=0.5MP a,即压降P=0.1MP a时,通过被测元件的流量(ANR)即为标准额定流量。
流量控制原理及节流口形式图5-28节流阀特性曲线一、流量控制原理及节流口形式节流阀节流口通常有三种基本形式:薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔,但无论节流口采用何种形式,通过节流口的流量q及其前后压力差Δp的关系均可用式(2-63)q=KAΔpm来表示，三种节流口的流量特性曲线如图5-28所示,由图可知:(1)压差对流量的影响。
节流阀两端压差Δp变化时,通过它的流量要发生变化,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。
(2)温度对流量的影响。
油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也会随之改变,对于薄壁小孔粘度对流量几乎没有影响,故油温变化时,流量基本不变。
(3)节流口的堵塞。
节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等而局部堵塞,这就改变了原来节流口通流面积的大小,使流量发生变化,尤其是当开口较小时,这一影响更为突出,严重时会完全堵塞而出现断流现象。
因此节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素,尤其会影响流量阀的最小稳定流量。
一般节流口通流面积越大,节流通道越短和水力直径越大,越不容易堵塞,当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。
一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。
综上所述,为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。
图5-29所示为几种常用的节流口形式。
图5-29(a)所示为针阀式节流口,它通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响较大，一般用于对性能要求不高的场合;图5-29(b)所示为偏心槽式节流口,其性能与针阀式节流口相同,但容易制造,其缺点是阀芯上的径向力不平衡,旋转阀芯时较费力,一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合;图5-29(c)所示为轴向三角槽式节流口,其结构简单,水力直径中等,可得到较小的稳定流量,且调节范围较大,但节流通道有一定的长度,油温变化对流量有一定的影响,目前被广泛应用,图5-29(d)所示为周向缝隙式节流口,沿阀芯周向开有一条宽度不等的狭槽,转动阀芯就可改变开口大小。
、控制阀流量特性解析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一可调比R相对行程%1 70 80 90 10030 等百分比 4.68 6.58 9.25 13 18.3 25.7 36 50.6 71.2 100 50 2.96 4.37 6.47 9.56 14.1 20.9 30.9 45.7 67.6 100 30 直线13 22.7 32.4 42 51.7 61.3 71 80.6 90.3 100 50 11.8 21.6 31.4 41.2 51 60.8 70.6 80.4 90.2 100由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。
