负载敏感系统

告诉你负载敏感、负流量、正流量三种系统真正的区别1. 节能旁通流量控制系统节能性较好。

在主控阀全部中位时，旁通溢流阀开启，存在空流压力损失约3.5MPa，此时有最大的旁通流量损失。

操作手柄扳倒一半行程时，主泵流量仍有一部分通过六通滑阀的中立回路流回油箱。

先导传感控制系统节能性好。

由于主控阀为六通滑阀，仍然存在中位回油流量损失，但其比旁通流量控制系统小。

在主控阀中位时，回油背压小，仅0.5MPa左右。

当操作手柄行程加大，主泵流量和执行元件进油量随先导控制压力增加而增加。

在流量控制压力从最小到最大的调速范围内，主泵流量和执行元件进油量近似为等距曲线，流量损失变化不大。

负荷传感系统的节能性较好。

主控阀无串联的中立油路回油箱，因此没有主控阀的中位空流损失。

当操作手柄中位时，因为主泵没有备用流量，主泵的空载流量损失在理论上为零。

但是，在负荷传感主控阀的节流口存在固定的压力损失ΔP(2～2.9MPa)，约为系统最高压力的6～8.5%。

当作业中流量增大时，功率损失(执行元件所需流量与压差ΔP的乘积)也不小。

复合作业各执行元件负荷压力相差很大时，由于泵流量只受最高负荷压力控制，主泵供油流量会多于执行元件需求流量之和，也会造成功率损失。

不同流量控制系统的扭矩特性比较如图1所示。

负荷传感控制系统中，主泵吸收的扭矩是变动的。

在额定功率点上，主泵按负荷压力的变化实时调整泵的排量(参看图1-a)，因此主泵能够完全吸收发动机输出的扭矩。

旁通流量控制和先导传感控制则因负荷压力变化时，主泵流量调整有一个滞后过程，主泵吸收的扭矩不变，而且为防止发动机超负荷失速，主泵在匹配工作点吸收的扭矩，设计时低于发动机额定转速下输出的扭矩，将损失大约5～8%的功率。

(a)负荷传感系统 (b)其他流量控制系统图1 发动机与主泵的功率匹配需要说明的是，上述有关节能性的对比分析，仅针对流量控制而言。

某一机型是否节能，还要考虑是否采用混合动力技术、发动机本身的燃油消耗特性、发动机的调速特性及其动力适应控制(发动机-主泵功率的动态匹配)、液压主泵的负载适应控制、以及主控阀的负载适应控制等。

一、负载敏感和压力补偿概念（一）负载敏感(Load Sensing)和压力补偿(Pressure Compensation)是60年代提出的液压传动和控制的新概念。

以往液压系统在使用操纵过程中，存在着以下需解决的问题：1.节能要求，适应负载变化提供负载所需要的液压功率（流量和压力），尽量减少流量和压力损失，将节流调速改变为以容积调速为主，特别按负载需要提供负载所需的流量。

2.操纵阀调速控制时，调速受负载压力变化和油泵流量变化的影响，难以操纵控制。

3.单泵供多执行器：当多执行器同时动作时，要求相互不干涉，能够操纵各执行器按所需流量供油。

合理地分配流量，实现理想复合动作。

4. 液压泵和原动机的匹配问题，能充分利用原动机的功率，保持在发动机最大功率点工作，同时能防止发动机熄火，为了减少能耗节能，要求液压泵和发动机在联合工作最经济点上工作。

为了解决以上问题，60年代提出液压传动控制新概念—负载敏感和压力补偿。

目前液压传动仍存在问题有待解决。

例如液压传动遵循帕斯卡原理，一个泵供多个执行器时，系统压力由克服各负载中所需最大压力来确定，因此供给负载较低的执行器时必然存在压力损失。

目前人们正在研究采用电路中变压器这类东西，来解决这个问题。

（二）负载敏感和压力补偿的定义：负载敏感是一个系统概念，因此应称为负载敏感系统，可把它看作是一个意义广泛的名词。

（即广义的负载敏感和压力补偿）。

负载敏感通过感应检测出负载压力，流量和功率变化信号，向液压系统进行反馈，实现节能控制、流量和调速控制、恒力矩控制、力矩限制、恒功率控制、功率限制、转速限制、同时动作和与原动机动力匹配等控制的总称。

负载敏感系统所采用的控制方式包括液压控制和电子控制。

从负载敏感系统的液压元件来看可分：负载敏感阀：将压力、流量和功率变化信号，向阀进行反馈，实现控制功能的阀。

负载敏感泵：将压力、流量和功率变化信号，向泵进行反馈，实现控制功能的泵和马达。

负载敏感系统可降低液压系统能耗，提高机械生产率，改善系统可控性，降低系统油温，延长液压系统寿命。

负载敏感系统特点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。

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。

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，其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。

通过负载反馈信号，控制系统的工作与泄荷。

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（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。

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。

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。

Eaton®中等负载柱塞泵（斜盘-轴向）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）15-09-2005Load Sensing Principle of OperationPage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)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。

负载敏感技术原理1）关于负载敏感控制，从基本类型来讲可以区分为两大类：阀控系统与泵控系统。

楼主的示例是泵控系统。

2）在阀控系统中，如果只考虑用途比较广泛的传统方式，区分为比例方向阀前串联定差减压阀的负载补偿型，和比例方向阀并联定差溢流阀的负载敏感型。

在一般工业系统中，或者使用前者，或者使用后者，两者不可兼得。

3）第二点中，串联定差减压阀的负载敏感系统，其基本优点是所控制负载速度只与输入信号有关，不受负载压力变化的影响。

其缺点在于这是个定压系统，还存在较大的能量损失。

4）第二点中，并联定差溢流阀的负载敏感系统，除了所控制负载速度只与输入信号有关，不受负载压力变化的影响之外，其基本优点是节能，即不是定压系统，泵的出口压力仅仅比负载高一个固定的数值，例如5－10bar。

同时，阀内可配置先导压力阀，当系统压力达到其调定值时，就与主阀构成系统安全阀，限于系统的最高压力，省去另设系统安全阀。

在第3、第4中，有些产品还通过设置附加液压半桥，获得比例方向阀阀口压差的小范围可调，以适应用户的要求。

5）如前所述，上述第3、第4所讲的定差减压型，与定差溢流型在一般的比例方向阀系统中，两者只能选一。

这种负载补偿情况，在多路阀控制的多负载系统中，得到了新的发展（在多路阀中能够构成负载敏感系统的只有4通型多路阀，一般的6通型多路阀是无法实现的）。

这就是：多路阀中每一联配置定差减压阀，同时通过梭阀网络将同时动作各联的最高负载压力（LS信号）引到泵出口的定差溢流阀，总体上构成负载敏感适应系统。

也就是说，这种配置的负载敏感系统中各联之间互不干扰，速度只与各联输入信号相关；而且泵的出口压力不是一个定值，它随时随刻都只是比当时的最高负载压力高出一个固定的数值。

6）就以多路阀为例，介绍泵控负载敏感系统。

实际上就是上面第5点的LS信号不是引到定差溢流阀，而是引到负载敏感泵就成了（即以负载敏感泵代替第5点的定量泵和定差溢流阀）。

7）对于多路阀系统，第5点的系统一般称为开中心负载敏感系统，它还是有一定的能量损失。

负载敏感泵工作原理
负载敏感泵是一种根据系统负载需求自动调整流量的液压泵，
其工作原理基于对系统负载变化的实时感知和响应。

在液压系统中，负载敏感泵的工作原理起着至关重要的作用，下面将详细介绍其工
作原理。

首先，负载敏感泵通过感知系统的负载变化来调整输出流量。

当系统负载增加时，负载敏感泵会感知到这一变化，并相应地增加
输出流量，以满足系统对液压能量的需求；反之，当系统负载减小时，负载敏感泵会减小输出流量，以避免能量浪费。

其次，负载敏感泵的工作原理还包括对系统压力的感知和调节。

当系统压力超过设定值时，负载敏感泵会自动减小输出流量，以维
持系统压力在安全范围内；反之，当系统压力低于设定值时，负载
敏感泵会增加输出流量，以提高系统压力。

此外，负载敏感泵还能通过调整液压泵的转速来实现流量的调节。

当系统负载增加时，负载敏感泵会增加液压泵的转速，以提高
输出流量；反之，当系统负载减小时，负载敏感泵会减小液压泵的
转速，以降低输出流量。

最后，负载敏感泵的工作原理还包括对液压油的节流调节。

通
过调节液压油的流量，负载敏感泵能够实现对系统流量的精确控制，以满足不同工况下的需求。

综上所述，负载敏感泵的工作原理是基于对系统负载、压力、
转速和液压油流量的感知和调节，以实现对液压系统流量的自动调整。

这种智能化的工作原理使得负载敏感泵在液压系统中具有重要
的应用前景和市场需求。

负荷传感系统分阀前补偿和阀后补偿，当有两个或两个以上的负载同时动作时，如果主泵提供的流量足够满足系统所需流量，阀前补偿和阀后补偿的作用是完全一样的；如果主泵提供的流量无法满足系统所需流量，那么阀前补偿的那种情况是：主泵流量首先往负荷小的负载提供流量，当满足完了负荷小的负载的流量要求时，才往其他的负载供流量；而阀后补偿的情况是：同比（阀开口量）减少各个负载的流量供给，达到动作很协调的效果。

即：主泵提供的流量无法满足系统所需流量时，阀前补偿的流量分配与负载有关，而阀后补偿的流量分配与负载无关，只与主阀的开口量有关。

阀前补偿和阀后补偿都是为了使负载运动速度与负载压力无关而产生的。

阀前补偿是为了能对补偿的控制，阀后补偿是对执行元件的直接补偿，阀前补偿是控制P口到A口之间的压差恒定，阀后补偿是控制B口到T口之间的压差恒定。

但是阀前补偿不能对系统产生的负负载进行补偿，而阀后补偿可以，如：rexroth的ludv系统采用阀后补偿。

根据压力补偿阀布置在整个液压油路中的位置，负载敏感压力补偿控制系统还可以分为阀前压力补偿负载敏感系统和阀后压力补偿负载敏感系统。

阀前补偿是指压力补偿阀布置在油泵与操纵阀之间，阀后补偿是指压力补偿阀布置在操纵阀与执行机构之间。

阀后补偿比阀前补偿要先进，主要体现在泵供油不足的情况下。

如果泵供油不足的话，阀前补偿的主阀，导致的结果是向轻载去的流量多，重载去的流量少，就是轻载动得快，复合动作时，各个执行元件不同
步。

而阀后补偿没有这个问题，会比例分配泵所提供的流量，复合动作时使各个执行元件同步。