负载敏感系统阀前和阀后补偿

压力补偿与负载敏感技术在高空作业车液压系统中的运用摘要随着我国科技的不断发展进步，高空作业车的使用越来越普遍。

在高空作业车的使用过程中，外界的负荷量会不断发生变化，且多收并符合操作过程中的流量分配也不会始终保持平稳，因此高空作业车使用过程中液压系统负载量会发生变化。

本文通过对高空作业者液压系统和压力补偿技术、负载敏感技术的分析，针对压力补偿与负载敏感技术在高空作业车液压系统中的应用进行研究。

关键词压力补偿；负载敏感技术；高空作业车；液压系统中图分类号TH 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)052-0176-021 高空作业车的液压系统高空作业车具有四种基本形式，即伸缩臂式、垂直升降式、折叠臂式以及混合式，高空作业车中的液压系统主要由上车液压系统与下车液压系统构成。

两个系统之间靠中心回转接头进行连接。

上车液压系统包括变幅系统、回转系统以及伸缩系统，下车液压系统即为支腿液压系统。

总体来讲，高空作业车的液压系统采用的是三泵双回路的液压系统，此种液压系统能够和柴油的功率相匹配，降低高空作业车的整机能耗量。

在液压系统中使用的液压源的内部构成主要包括一台轴向柱塞泵、一台齿轮泵、一台应急齿轮泵组成。

由于高空作业车在行走过程中的行走液压马达的排量较大，因此要将其从整体系统中独立并分离出来，和轴向柱塞泵共同组成负载敏感系统。

而原系统中的一些其他功能，例如伸缩、回转、变幅等，和齿轮泵共同组成压力补偿系统。

压力补偿系统与负载敏感系统是完全独立并分开的。

应急泵的主要用途为当主泵系统无法正常运行并工作时，应急泵可以作为收臂等一些应急功能的补偿系统。

2 压力补偿技术在高空作业车液压系统中的运用压力补偿技术的产生主要由于公式（1）、（2）。

公式（1）：Q=K公式（2）：Q=Lf ρ/K由公式（1）和公式（2）可知：在△P或者是IF不变时，那么流体的密度和流量之间为正开方关系或者是正比关系，但是大多数的流体密度会根据工况的变化而发生变化，因此流体密度需要温度和压力的补偿，让其能够处于相对稳定的状态中。

液压挖掘机有两种油路: 开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统, 我国国产液压挖掘机大多采用”开中心”系统, 而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用”闭中心”系统。

闭中心具有明显的优点, 但价格较贵。

国内厂家对开中心系统比较熟悉, 而对闭中心系统不太了解,因此有必要来介绍一下闭中心系统, 本文重点分析力士乐闭中心负载敏感压力补偿(LUDV> 挖掘机油路。

LUDV 意为与负载无关的分配阀。

LUDV系统力士乐挖掘机液压系统可以看作由以下4 部分组成:①多路阀液压系统(主油路> 。

②液压泵控制液压系统(包括与发动机综合控制> 。

③各液压作用元件液压子系统, 包括动臂、斗杆、铲斗、回转和行走液压系统, 还包括附属装置液压系统。

④多路阀操纵和控制液压系统。

LUDV系统是力士乐等公司在改进负荷传感技术的基础上发展起来的，它是不受负载影响的流量分配系统，它将常开式压力补偿改为常闭式，泵所提供的流量与负载所需相匹配，避免了不必要的空流和节流损失。

即使泵的流量小于系统复合动作所需的流量，各动作的相对速度也不会发生变化，从而保证动作的协调性，避免动作冲击。

1 多路阀液压系统多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路, 它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式, 决定了液压挖掘机的工作特性。

力士乐采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理见图1 (因换向阀不影响原理分析, 故未画出> 。

图1 挖掘机力士乐主油路简图挖掘机力士乐主油路由工装油路和回转油路二个负载敏感压力补偿系统组成。

1.1 工装油路工作装置和行走油路(除回转外> 简称工装油路,用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿(LUDV>系统, 具有抗饱和功能。

在每个操纵阀阀杆节流口后, 设压力补偿阀, 然后通过方向阀向各液压作用元件供油。

LUDV 多路阀原理符号见图2 。

图2 力士乐多路阀原理符号图LUDV 每个阀块主要由操纵阀和压力补偿阀组成, 其原理符号如图2a 所示。

补偿阀原理
补偿阀是一种用于液压系统中的重要元件，它能够在系统中起到补偿压力、稳
定系统压力和保护系统安全的作用。

补偿阀的工作原理十分关键，下面将对补偿阀的原理进行详细介绍。

首先，补偿阀的原理基于流体力学的基本原理。

在液压系统中，流体在管道中
流动时会产生流体阻力，而流体的流动速度和管道的截面积会影响流体阻力的大小。

补偿阀通过调节流体的截面积，来改变流体的流动速度，从而实现对系统压力的补偿和稳定。

其次，补偿阀的工作原理与液压系统的负载压力有关。

在液压系统中，负载压
力会随着工作负载的变化而变化，而补偿阀能够根据负载压力的变化来调节流体的截面积，以保持系统压力的稳定。

当负载压力增大时，补偿阀会减小流体的截面积，从而增加流体的流速，以抵消负载压力的增加；当负载压力减小时，补偿阀会增大流体的截面积，从而减小流体的流速，以抵消负载压力的减小。

补偿阀的原理还与系统的安全保护有关。

在液压系统中，如果系统压力过高，
会对系统造成损坏甚至危险。

补偿阀能够通过调节流体的截面积，来限制系统压力的上限，保护系统的安全运行。

当系统压力超过设定的上限时，补偿阀会立即调节流体的截面积，以减小流体的流速，从而降低系统压力，保护系统的安全。

综上所述，补偿阀的原理是基于流体力学的基本原理，通过调节流体的截面积
来实现对系统压力的补偿和稳定，根据负载压力的变化来调节流体的截面积，以保持系统压力的稳定，并通过限制系统压力的上限来保护系统的安全运行。

补偿阀在液压系统中起着至关重要的作用，深入理解其原理对于液压系统的设计和维护具有重要意义。

实际使用中，负载敏感泵通常不是与节流阀，而是与负载敏感阀或比例换向阀配合使用。

为介绍其原理，此处先假设负载有流量需求，即P口有通路。

当节流阀通径足够大且全开时，节流阀前后压力基本相等。

由于流量阀左右腔压力分别是节流前和节流后的压力，所以此时流量阀左右腔压力也基本相等。

流量阀在弹簧力的作用下处于初始位置，泵变量活塞腔与回油相通，泵工作在最大排量。

当节流阀开度逐渐减小，如果泵输出流量不变，则节流阀前后压差逐渐增大，即流量阀两端压差越来越大。

当节流阀开度减小到一定程度以下，如果泵输出流量还是不变，必然会造成节流阀的前后压差超过流量阀的设定压差（A10V产品中流量阀的标准设定压差Δp=1.4MPa），于是流量阀右移，泵出口油进入变量活塞腔，将斜盘向小角度方向推动。

斜盘角度稍有减小，泵输出流量随即减小，于是节流阀因过流量减小而压差降低。

当油液流经节流阀产生的压差正好与流量阀设定压差相等时，流量阀达到平衡状态，泵斜盘稳定在某个位置，使泵的输出流量与节流阀开度相匹配，即所谓的要多少流量给多少流量。

待机时，对于中位闭芯式负载敏感阀或比例换向阀而言，节流口处于关闭状态。

此时节流阀的前后压差即为泵的待机压力,待机压力一般比Δp高0.2MPa左右，一般与系统管阻、泵结构等有关。

当待机压力超过流量阀的设定压差（A10V产品中流量阀的标准设定压差Δp=1.4MPa），于是流量阀右移，泵出口油进入变量活塞腔，将斜盘向小角度方向推动，直到泵流量到最小约等于零（大于零的部分用于维持泵及系统泄漏）。

当油液流经节流阀产生的压差正好与流量阀设定压差相等时，流量阀达到平衡状态，泵斜盘稳定在某个位置，使泵的输出流量与节流阀开度相匹配，即所谓的要多少流量给多少流量”是否理解为为维持此时泵的输出流量，流量阀在平衡状态是在不断调整开度的？。

负载敏感系统的流量适应、压力适应的原理原图中的不在供货范围之内的节流阀应是用户选项的换向阀，把负载敏感多路换向阀带入图中就好理解了。

业余时间翻译的关于压力补偿负载敏感阀、泵的一篇文章，供参考。

“负载感应”通常是描述开式回路变量泵时常用的术语。

之所以称之“负载感应”，是变量泵可以感应节流环的出口负载感应压力，泵可以维持节流环两端的压差恒定，并实现流量的比例调节。

该节流环通常是比例换向阀，但是根据不同的应用，也可以是锥阀或固定节流环。

在液压工程机械中，流量、压力波动较大，采用负载感应回路可以实现节能，较少功耗。

详见图1. 系统中流量转为有用功，输入功率的发热损耗与容积效率的损耗相当。

在安装溢流阀的定量泵回路中，泵流量100%做功的工况十分有限，多数情况系统都是在部分工况或微动工况工作，大部分流量都通过溢流阀发热损耗了。

如果负载压力低于溢流阀设定压力，溢流发热加上换向阀进出口压降的发热损耗，能量损耗则更加严重。

同样，装有压力补偿器的变量泵系统在部分工况或微动工况时，流量小且负载压力大大低于溢流阀设定压力时，由于这种泵是在最大压力下调节，泵流量为最大，换向阀进出口的压降导致发热损耗同样严重。

负载感应控制的变量泵基本消除了无效功的发热损耗。

系统的发热损耗仅限于换向阀进出口实际流量的压降发热损耗，而且随实际系统工作压力的变化保持恒定。

负载感应回路通常包括轴向柱塞变量泵，负载感应驱动机构和配置有负载感应梭阀网络的比例多路换向阀（见图2）。

负载感应网络的LS口与变量泵负载感应控制阀的X口相连。

多路换向阀中负载感应网路通过一系列梭阀与每个工作控制阀片的A口和B口相通，从而保证所感应到最高负载压力可以通过梭阀传至变量泵的控制阀。

为了说明负载感应泵和多路换向阀的配合作用。

我们用一个手动换向阀和液压绞车的例子来做对比。

操作员推动手动阀，滑阀行程为20%，绞车滚筒以5RPM速度旋转。

为了说明原理，我们把换向阀比做固定节流环。

第２６卷第４期青岛大学学报（工程技术版）Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．４２０１１年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＩＮＧＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ）Ｄｅｃ．２０１１文章编号：１００６９７９８（２０１１）０４００４３０５基于ＡＭＥＳｉｍ的小型挖掘机执行机构液压系统建模与仿真刘震，王玉林，张鲁邹，尹彦章，公丕权（青岛大学机电工程学院，山东青岛２６６０７１）摘要：为提高国内挖掘机液压技术水平，以某型号小型挖掘机为例，基于ＡＭＥＳｉｍ对包括动臂、斗杆、铲斗在内的小型挖掘机执行机构的液压系统进行了建模，修正了以往研究者在建造此类模型时主换向阀的阀芯反向移动时，弹簧反馈力加倍的错误。

仿真并分析了无负载情况下执行机构的单独动作与复合动作的特性。

仿真结果与理论分析吻合，为挖掘机液压系统的研究提供了重要参考。

关键词：液压挖掘机；ＡＭＥＳｉｍ；执行机构；模型；仿真中图分类号：ＴＰ３９１．９２；Ｓ２２２．５＋６文献标识码：Ａ收稿日期：２０１１－０９－２６作者简介：刘震（１９８６－），男，山东临沂人，硕士研究生，主要研究方向为现代设计方法与制造技术。

挖掘机是用来开挖土壤的施工机械，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。

在农田水利、建筑工程、能源交通建设以及现代化军事工程等领域得到了广泛的应用［］。

目前作为一种万能型工程机械，挖掘机已经成为工程机械的第一主力机种，在世界工程机械市场上已据首位，并且仍在发展扩大［３］。

然而，国内挖掘机液压技术研发水平一直远远落后于国外。

虽然国内一些挖掘机生产厂通过采取与国外合资、积极引进国外先进的液压元件等措施，使国内生产的一些挖掘机技术水平得到迅速提高，但也存在购买国外液压部件成本高，产量受限，维修、匹配困难等问题。

而且在最新技术上与国外相比还存在较大差距。

近年来，由于计算机仿真技术在科学研究中的应用，它不仅缩短了研发周期，降低成本，也减少了很多人为因素。

力士乐挖掘机油路介绍黄宗益李兴华目前液压挖掘机有两种油路：开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统，我国国产液压挖掘机大多采用“开中心”系统，而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用“闭中心”系统。

闭中心具有明显的优点，目前价格较贵。

国内厂家对开中心系统比较熟悉，而对闭中心系统不太了解，因此有必要来介绍一下闭中心系统，下面介绍力士乐闭中心负载敏感压力补偿（LUDV）挖掘机油路。

力士乐液压挖掘机液压系统如图1所示。

挖掘机液压系统可以看作由以下4部分组成：1.多路阀液压系统（主油路）。

2.液压泵控制液压系统（包括与发动机综合控制）。

3.各液压作用元件液压子系统：包括动臂、斗杆、铲斗。

回转和行走液压系统，还应该包括附属装置液压系统。

4.多路阀操纵和控制液压系统。

图1力士乐液压挖掘机液压系统一．多路阀液压系统多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路，它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式，决定了液压挖掘机的工作特性。

力士乐挖掘机采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理如图2所示：图2 力士乐挖掘机主油路简图力士乐挖掘机主油路由二个负载敏感压力补偿系统组成：工装油路和回转油路（一）工作装置和行走油路（除回转外）：简称工装油路，采用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿系统（LUDV 系统），具有抗饱和功能。

（b ） （c ）图3 力士乐多路阀原理符号图LUDV 每个阀块主要由操纵阀和压力补偿阀组成，其原理符号如图3（a ）所示，为了看清理解阀的原理，把操纵阀进行分解后可知，它实际上是两部分组成：阀的节流部分和阀的换向部分。

阀块原理展开图如图3（b ）所示，压力油进入操纵阀先通过阀节流部分，后经压力补偿阀，最后通过阀换向部分去液压作用元件。

阀后补偿压力补偿阀布置在操纵阀可变节流口之后，由于液压作用元件一般都是双作用，有A 、B 两条油路，为了避免两条油路都设压力补偿阀，因此油路换向部分，必须设在压力补偿阀之后。

压力补偿阀相关介绍由于没有很统一的名词术语，加上有不少资料的翻译者或编写者用词习惯不一样，所以，有些名词的内含在不同的活动圈里可能不一样。

就如“负载敏感”这个词，可以有广义的，可以有狭义；可以是通用的，也可以是专用的。

现在，我们只能约定一个范围，在阀控系统中，指二通调速阀的定差减压阀，以及指三通调速阀的定差溢流阀；在定量泵控制系统中，也是指这2个器件；在变量泵控制系统中，指定差减压阀和负载补偿控制阀。

在此范围之外的讨论暂时不讨论。

1、二通流量阀中的定差减压阀。

我们只讨论先减压后节流的，也就是从液流的流动方向看，先流进减压阀，后流经节流阀（不讨论其孪生兄弟－先节流后减压型）。

这里，还假定二通阀就串联在泵的出口（只为无图讨论方便起见）。

这样一来，液流先经过定差减压阀（代号1）的压力补偿口（代号2），进入定差减压阀1的阀腔，然后经过节流阀（代号3），之后通往负载。

除了这个主通流之外，节流阀3之前的压力P2引到减压阀1主阀芯不带弹簧（代号4）的端面，节流阀3之后的压力P3引到减压阀1主阀芯带弹簧4的一端（离开负载近，与负载之间不被节流阀隔开）。

当整个流量阀进入工作状态后，定差减压阀的功能就是保持节流阀进出口两端的压力差大体上为一个常数，如果不考虑液动力这个捣蛋鬼的干扰和其他一些芝麻绿豆的问题，这个常数就是弹簧4受压缩（预压缩量，加上补偿阀口进入工作岗位引起的压缩量增大）所折算出来的压力，例如5bar（假设）。

有了这一条，那么只要调定好节流阀的开度，通过流量阀的流量就确定了，负载压力的变化（假定泵出口压力由溢流阀调定）将不会影响这个调定流量，也就是说，“负载”压力的变化对流量阀的影响被“补偿”掉了。

谁补偿呢？－定差减压阀1的补偿阀口2。

可以看一下，在负载压力升高时阀内部自动进行补偿的慢动作镜头。

例如，泵出口由溢流阀调定的压力P1=130bar，负载压力P3=120，节流阀口压差5（由定差减压阀保持），则补偿阀口后的压力就是125。

ＬＳＣ　林德同步控制卓越性能与灵活操控的完美融合林德液压ＬＳＣ优点高效－可靠超强的通流能力性能优异－灵活配置系统对比动作和操控性能12345678910阀块ＶＴ插装阀ＶＴ模块化阀块配置更为灵活ＶＷ２５阀ＶＷ３０阀最高通流４００ｌ／ｍｉｎ６００ｌ／ｍｉｎ最高通流整体式阀块紧凑化设计VW18SVW25M3VW30SVW25S1 x0-3 x0-3 x0-3 x0-3 x1 x 1 xVW18S1 x 0-3 x1 x0-3 x0-3 x1 x1 x1 xPRB通径25通径 （研发中）18盖板盖板30叠加阀通径溢流阀块25通径基板带三片阀25通径叠加阀18叠加阀通径18通径叠加阀Turning Power into Motion.(E)Linde Hydraulics Iberica S.L.Avda. Prat de la Riba, 181, 08780 Palleja (Barcelona), Phone +34 93 663 32 58, info@.es(F) Linde Hydraulics France SARL1, rue du Maréchal de Lattre de Tassigny, 78990 Elancourt, Phone +33 1 30 68 45 40, info.fr@(GB) Linde Hydraulics Ltd.12-13 Eyston Way, Abingdon Oxfordshire OX14 1TR, Phone +44 1235 522 828, enquiries@(I) Linde Hydraulics Italia SpAVia Del Luguzzone 3, 21020 Buguggiate (VA), Phone +39 0332 877 111, info.it@(USA) Linde Hydraulics Corporation5089 Western Reserve Road, Canfield Ohio 44 406, Phone +1 330 533 6801, @(BR) Kion South America, Linde Hydraulics do BrasilRua Victorino, 134 Jardim Mutinga 06463-290 - SP , Brazil, Phone +55 11 99 18 20 438, info.br@(VRC) Linde Hydraulics (Xiamen) Co. Ltd.No. 89 Jinshang Road, 361009 Xiamen, Phone +86 592 53 87 701, info@Linde Hydraulics GmbH & Co. KG, Grossostheimer Str. 198, 63741 Aschaffenburg Phone +49.60 21.150-00, fax +49.60 21.150-142 02, info@ 联系我们销售公司地址林德液压阿莎芬堡奥斯特海姆大街１９８号邮编：６３７４１总机＋４９．６０２１．１５０－００传真＋４９．６０２１．１５０－１４２０２邮箱网站林德液压（厦门）有限公司厦门市金尚路８９号邮编：３６１００９＋８６（０）５９２５３８７６９９＋８６（０）５９２５３８７７１７info@ 德国总部中国／东南亚L H Y .L S C .03/13.e。

多路阀中的压力补偿阀是一种定差减压阀，它的主要功能是控制多路阀进出口的压差保持近似不变，增加工作装置油缸的稳定性。

当液压系统压力过低时，补偿阀会打开，流量增加，压力增大。

这种设计使得即使在偏载或地面附着条件变差导致压力降低的情况下，也能保证通过这一侧马达的流量基本保持不变。

因此，压力补偿阀在保证前驱左右轮速度同步方面起着重要作用。

此外，压力补偿阀还可以看作是一个负载敏感控制器，它将多路阀决定的处于工作状态的油缸入口压力反馈给压力补偿器。

这样，当压力等级转换时，由于有压力补偿装置的存在，可以避免油缸的速度波动，从而提高工作装置的稳定性。

总的来说，多路阀中的压力补偿阀是一种重要的液压控制元件，它通过调节压力和流量，保证了液压系统的稳定性和工作效率。