三、分流比（抗流量飽和）負載敏感閥系統(tǒng)當多個執(zhí)行器同時動作，其流量需要超過泵的供油流量時，會出現(xiàn)負荷較大的執(zhí)行元件速度變慢，甚至停止。使得幾個機構(gòu)不能同時動作，影響挖掘機正常工作。當出現(xiàn)流量飽和時，不能滿足各執(zhí)行元件流量的需要，較合理的方法是各執(zhí)行元件都相應地減少供油量，對應各閥桿操縱行程，按比例分配流量。我們稱這種系統(tǒng)為分流比負荷敏感閥系統(tǒng)。通常的負荷敏感閥系統(tǒng)的特點是各操縱閥由獨立的壓力補償器來設(shè)定閥桿的進口壓力和出口壓力之差是一定的。各閥桿的補償壓力可以設(shè)定為不相同，閥桿進出口壓差是由彈簧力所決定。其主要問題是要起補償作用必須油流經(jīng)操縱閥產(chǎn)生的壓降達到補償壓力。在并聯(lián)油路中油優(yōu)先流向低負荷執(zhí)行器，在流量不足時，高負荷執(zhí)行器得不到足夠流量，因此不能起補償作用。為了解決此問題，將壓力補償器進行改進，讓它起負荷均衡器作用，低負荷的執(zhí)行器通過壓力補償器的節(jié)流，使它與高負荷執(zhí)行器的負荷壓力相同，這樣各路負荷相等，就避免了油優(yōu)先流向低負荷執(zhí)行器問題。分流比負荷敏感閥系統(tǒng)的特點是利用壓力補償器起均衡負荷作用,設(shè)計使得所有閥桿進出口的壓差都是相等的，與各執(zhí)行器的負荷狀況無關(guān)。因為所有閥桿的進出口壓差相等，所以各執(zhí)行器同時動作時，通過各閥桿的流量只和該閥桿的行程（節(jié)流程度）有關(guān)。當流量飽和時，與各執(zhí)行器負載無關(guān),按各閥的行程等比例地減少去各路的流量。如圖7所示。ll.fi 佃工|』假技知 （I::邱雄|砒圖7抗飽和功能起負荷均衡器作用的壓力補償閥可以布置在泵一操縱閥一執(zhí)行器一回油，整個液壓路線的任何處。布置在泵一操縱閥之間：一般稱為閥前補償，如圖2（a）所示。壓力補償閥在前，操縱閥節(jié)流調(diào)速在后，先補償，后節(jié)流，操縱閥節(jié)流和換向作用合二為一。布置在操縱閥一執(zhí)行器之間：一般稱為閥后補償，由于執(zhí)行器一般都是雙作用，有兩條油路，為了避免閥后兩條油路設(shè)兩個壓力補償閥，因此操縱閥增加一個節(jié)流油道。操縱閥節(jié)流調(diào)速在壓力補償閥之前，先節(jié)流后補償，換向部分在壓力補償閥之后，如圖2（b）所示。兩者用雙線相連，表示節(jié)流和換向兩者組合成操縱閥。布置在執(zhí)行器和回油路之間：可稱為回油補償，操縱閥節(jié)流調(diào)速在進入執(zhí)行器之前，執(zhí)行器回油，經(jīng)操縱閥后，通過壓力補償閥回油。

1操縱閥；換向部分P1操縱閥；換向部分PZ壓力補償閥操縱閥節(jié)流部分根據(jù)壓力補償閥的布置位置，分流比負載敏感系統(tǒng)有以下三種形式（一）閥前壓力補償分流比負荷敏感系統(tǒng)1，林德閥前壓力補償分流比負荷敏感系統(tǒng)油泵調(diào)節(jié)閥圖3閥前壓力補償分流比負載敏感系統(tǒng)油泵調(diào)節(jié)閥圖3閥前壓力補償分流比負載敏感系統(tǒng)m2T2圖6所示為林德公司分流比負載敏感系統(tǒng)，其特點是：在每個操縱閥前設(shè)置壓力補償閥，此壓力補償閥閥心左端受油泵壓力Pp和其負載壓力PL作用，右端受操縱閥前壓力Pm和由梭形閥引入的最高負載壓力PL1（設(shè)PL1>PL2,PL1=PLmax）作用，對壓力補償閥1取力平衡得：（設(shè)閥芯左右面積相等）P+PL1=七+PL1得Pp=匕油流通過壓力補償閥無壓差。操縱閥1進出口的壓差A。=P1-A”=P-Pl1對壓力補償閥2取力平衡得Pp-P2=PL1-PL2油流通過壓力補償閥2的壓差為PL1-Pl2，正好補償了兩執(zhí)行器壓力負荷的差值。操縱閥2進出口的壓差△P=P-P=P-P=AP=AP2m2L2pL1 1即所有閥桿的進出口壓差相等，為油泵口壓力和最高負載壓力之差。通過兩操縱桿的流量分別為Q1=KjAQ2=k2TAPAP各閥相同，去各執(zhí)行元件的流量僅取決于各閥桿的行程（K，K2）當多執(zhí)行器同時動作時，按各閥桿行程成比例地分配去各路的油量該系統(tǒng)采取負載敏感泵，變量機構(gòu)由油泵調(diào)節(jié)閥（泵負載敏感閥）和伺服油缸等組成，油泵調(diào)節(jié)閥左端受油泵出口壓力Pp作用，右端受最高負載壓力PLmax和彈簧力PS作用，從油泵調(diào)節(jié)閥閥桿力平衡可得：PpA=P〔A+F$A為受壓面積當pp>Pmax+F^A時，閥處于左位，壓力油進入伺服缸，壓縮彈簧，使油泵流量減小，當pp<pmax+F^A時，閥處于右位，伺服缸回油，在彈簧力作用下，油泵流量增大。油泵調(diào)節(jié)閥控制油泵出口與最高負載壓力的壓差，AP=Pp-Pmax=F$A，此壓差的大小由彈簧力和受壓面積決定。此壓差就是整個系統(tǒng)設(shè)定的補償壓差。各閥桿在此壓差下，通過閥桿開口節(jié)流大小，來調(diào)節(jié)去執(zhí)行器的流量，與執(zhí)行器負荷無關(guān)。多執(zhí)行器同時動作時，相互沒有影響。該補償油壓，由油泵調(diào)節(jié)閥來設(shè)定的，通過調(diào)節(jié)油泵排量使得泵的出口油壓和最高負荷壓力的壓差為常數(shù)，大于此壓差時，泵的排量自動減小，使壓差下降；小于此壓差時，泵的排量自動增大，使壓差上升以保持壓差不變。當各閥桿都在較大開度，出現(xiàn)流量飽和時，則Pp<PLmax+Fs/A，油泵處于最大排量，操縱閥的壓差下降A(chǔ)P<Fs/A，但操縱閥各閥桿進出口壓差仍相等，因此供各路的流量仍與各閥行程成比例

（二）。閥后壓力補償分流量比負載敏感系統(tǒng)在每個操縱閥后設(shè)壓力補償閥，如圖8所示。壓力補償閥閥心一端受操縱閥進出口壓力作用，其另一端受彈簧力和通過梭閥引入最高負載壓力（設(shè)PL1>PL2）作用，對壓力補償閥1取力平衡（P1-匕）A=FP=F（P1-匕）A=FmlA L1L壓力補償閥操縱閥可變節(jié)流孔（七2一盼AL壓力補償閥操縱閥可變節(jié)流孔（七2一盼A",P=F+Pm2AL1圖8閥后壓力補償分流比負載敏感系統(tǒng)F如設(shè)計中，取兩壓力補償閥了相等，則Pm1=Pm2式中：Pm1、Pm2一分別為操縱閥1和2的出口油壓pl1—最高負載壓力F,一彈簧力A一壓力補償閥閥心壓力作用面積各操縱閥的入口為泵的壓力P，出口壓力分別為P和P，兩者相等，因此各操縱閥的進出口的壓差都相等。 P m1 m2若各執(zhí)行元件負載壓力不等，而泵的供油壓力是一定的，操縱閥的進出口壓差也是相等的，顯然各壓力補償閥起了補償作用，其節(jié)流程度不同，產(chǎn)生不同的壓差，達到均衡負荷的目的。

1.Husco閥后補償分流比負載敏感閥該閥用于小挖掘機上，閥的具體結(jié)構(gòu)如圖9所示。其符號原理圖如圖10（a）所示。①泵進油口②壓力補償閥③可變節(jié)流孔④進油腔⑤壓力補償閥進油口⑥回油口圖9HUSCO負荷敏感多路閥結(jié)構(gòu)由于操縱閥起方向閥作用，通向執(zhí)行器來去有兩條油路，如壓力補償閥設(shè)在方向閥后就需兩個，這樣將使該閥的結(jié)構(gòu)復雜化。為了解決此問題，Husco操縱閥增加了一條可變節(jié)流進油道，該油道兩個方向都起作用，在其后設(shè)壓力補償閥，組成了分流比負載敏感系統(tǒng)。通過壓力補償閥之后，再經(jīng)方向閥去執(zhí)行器。其實際工作原理如圖10（b）所示。該操縱閥實現(xiàn)了兩個功能，可變節(jié)流功能和方向閥功能（設(shè)計成無節(jié)流）。圖10閥后補償負載敏感閥符號和原理圖

2,力士樂LUDV閥后補償分流比負載敏感閥該閥用于力士樂挖掘機液壓系統(tǒng)上，閥的具體結(jié)構(gòu)如圖11所示，其原理符號如圖12所示。1.閥體2.主閥3.單向閥4.壓力補償閥5.帶單向閥的限壓閥6.螺堵塞

圖11力士樂LUDV多路閥具體結(jié)構(gòu)圖FF■力士樂多■理符?號隊圖13LUDV多路閥液壓系統(tǒng)圖該閥與Husco閥有相同之處，也是操縱閥可變節(jié)流油道后設(shè)壓力補償閥，然后通過方向閥去執(zhí)行器。所不同的是其壓力補償閥與Husco壓力補償閥不同，它除了起壓力補償作用外，還起梭閥網(wǎng)絡作用，檢出執(zhí)行器中最高負荷壓力作用在各壓力補償閥的左端。該壓力補償閥是三位三通閥。三條通路:經(jīng)操縱閥節(jié)流操縱后油道O,去方向閥油道D，和負載敏感油道LS。壓力補償閥右端受各閥油道O的壓力作用，左端受LS壓力和彈簧作用。負荷壓力最大的那個壓力補償閥要求開度最大，該閥處于右位，O不經(jīng)節(jié)流直通D，同時通過節(jié)流孔與LS相通，負荷壓力較低的壓力補償閥只能處于開度較小的中位，O與LS不通，O經(jīng)節(jié)流通向D，起均衡負載作用。因此LS檢出的是最高負荷壓力。

（三），回油路壓力補償分流比負載敏感系統(tǒng)東芝負載敏感壓力補償系統(tǒng)（Innovativebreed-offloadsensing）syst^回油路分流比負載敏感壓力補償多路閥（IB系列多路閥）和負流量控制泵（PVB系列變量泵）。挖掘機液壓系統(tǒng)如圖一所示。（一）IB系列多路閥的具體結(jié)構(gòu)和原理符號圖如圖三所示1.壓力補償滑閥2.回油口3.回油腔4.再生單向閥5.主閥6.LS腔7.進油單向閥8.進油腔9.旁通回油道10.檢出最高負荷壓力單向閥圖三 IB系列閥具體結(jié)構(gòu)和原理符號圖IB系列多路閥每個閥外，由主閥5（三位十通閥），壓力補償閥1。進油單向閥7,再生單向閥4,檢出最高負載壓力單向閥10。以及油缸A和B腔的過載閥和補油單向閥等組成。（二）回油路壓力補償工作原理和特點IB系列負載敏感閥工作原理如圖四所示。壓力補償閥左端受負載壓力PL（即操作閥的出口壓力）和彈簧力作用，右端受最大負載壓力PLmax作用，從壓力補償閥力平衡可得：APl+F、A式中：A一受壓面積Fs一彈簧力采用弱彈簧，可忽略彈簧力。得：PL=PLmax由于回油路上壓力補償閥的節(jié)流補償作用，使各操縱閥控制的執(zhí)行器負載均衡，各執(zhí)行器負載壓力相同，都為PLmax。通過各壓力補償閥的壓差△P為PL=PLmax—PL恰好補償了負載壓力差各操縱閥閥桿進出口壓差都相等為：PL=Pm-PL=Pm-PLmax式中：Pm為各閥的進口壓力由于各閥△P相等，因此通過各閥桿的流量只與閥桿行程有關(guān)，具有抗飽和的功能。把壓力補償閥放在回油路上的優(yōu)點是可以利用壓力補償閥的節(jié)流補償作用，防止因重力作用過快下降或產(chǎn)生真空，具有平衡功能。II1—I—I I 向閥IHjHIIA'I\IL~~」圖四 IB負載敏感閥原理圖容易利用重力組成再生回路，為實現(xiàn)再生供油，在油路上設(shè)再生單向閥，通過主閥桿回油節(jié)流控制，可實現(xiàn)可變再生功能。二.負載敏感泵控制系統(tǒng)東芝小型挖掘機采用PVB系列變量泵，該泵具有恒功率控制閥，可實現(xiàn)恒功率控制。原用于開中心負流量控制系統(tǒng)，在恒功率控制閥上，有從多路操縱閥回油道節(jié)流孔前引入的先導控制油壓實現(xiàn)負流量控制。（見圖一）IB系統(tǒng)的PVB泵仍采用負流量控制，在多路閥上設(shè)流量控制閥，在其回油路設(shè)負流量控制節(jié)流孔，還有當節(jié)流孔堵塞時溢流的安全閥，防止進入變量油缸的油壓過高。負流量控制工作原理如圖四所示。流量控制閥：為二位二通閥，其作用是控制油泵排量（流量）。左端受泵出口壓力Pp作用，右端受最大負載壓力PLmax和彈簧力Fs作用。當Pp—PLmax<Fs/A時，流量控制閥處于右位封閉位置，油泵壓力油被切斷，不能通過流量控制商商油。*S當Pp—PLmax>Fs/A時，流量控制閥處于左位，油泵壓力油可通過流量控制閥，經(jīng)節(jié)流孔回油，在節(jié)流孔前建立的油壓Pi，將Pi引向調(diào)節(jié)油泵的伺服缸，作用在其活塞上，克服彈簧力使油泵流量減小。彈簧力使油泵排量變大，。Pi油壓使油泵排量減小，油泵排量由兩者力平衡確定。隨著壓差△P=Pp—PLmax增加，流量控制閥開口量逐漸增大，則流經(jīng)節(jié)流孔的流量增加，則Pi上升，在Pi作用下油泵流量逐漸減小，與開中心負流量控制泵性能相同。該閥的作用是使液壓泵'出口油壓Pp和最高負載壓力PLmax之差△P保持一定?！鱌=Pp—PLmax=Fs/A 該壓差△P也就是各閥桿的閥前和閥后壓差。液壓泵只向執(zhí)行器提供比負載稍高一些(△P)的油壓，司機可通過操縱多路閥主閥桿，進行節(jié)流來改變供執(zhí)行器的流量，由于主閥桿節(jié)流，使△P升高，流量控制閥起作用，打開回油，油通過節(jié)流孔，使負流量控制先導控制油壓上升，作用在變量油缸上，使液壓泵流量減小，實現(xiàn)了按司機的要求來改變油泵排量，能夠按需供油。當操縱閥都在中位時，這時各PL都通回油，則PLmax=0，Pp只需克服彈簧力，流量控制閥就處于左位，油泵壓力油通過該閥經(jīng)節(jié)流孔建立油壓，作用在變量油缸活塞上，使油泵流量變得很小，只輸出少量液壓油冷卻和沖洗系統(tǒng)，使油泵處于待命狀態(tài)，一旦系統(tǒng)工作油泵就能很快響應，使當操縱閥在中位時，油泵在低壓小流量，實現(xiàn)中位卸載節(jié)能。第四節(jié)開中心和閉中心優(yōu)缺點對比分析下面就挖掘機對液壓系統(tǒng)的主要性能要求來進行探討：調(diào)速性能開中心：執(zhí)行器起動點(閥的死區(qū))隨負載和泵流量而變；調(diào)速區(qū)域隨負載和泵流量而變，重負載調(diào)速區(qū)域小，流量調(diào)整行程小；有負載漂移現(xiàn)象，即操縱桿位置不變，隨負載改變，執(zhí)行器速度發(fā)生變化；微調(diào)和精細作業(yè)困難，調(diào)速性能差。閉中心：執(zhí)行器的速度只與該操縱閥桿的行程有關(guān)，與負載壓力和油泵流量無關(guān)，無負載漂移現(xiàn)象。還可以采用改變補償壓差的方法獲得很好地微調(diào)功能，調(diào)速性能很好。執(zhí)行器同時動作，復合操作性能開中心：由于負載干涉，司機難以恰當?shù)乜刂迫ジ鲌?zhí)行器的流量，很難相互配合實現(xiàn)所要求的復合動作。為了運動上獨立，需要單獨一個泵供一個執(zhí)行器。閉中心：無負載干涉現(xiàn)象，同時動作時各執(zhí)行器的運動速度只與其閥桿行程有關(guān)，司機易按自己的愿望來控制其復合動作，單泵供多個執(zhí)行器仍能保持各執(zhí)行器運動的獨立性，當流量飽和時，各執(zhí)行器的速度按其行程等比例地下降，這樣仍保持原來的運動關(guān)系。各閥桿供油流量選擇自由度開中心：各閥桿最大流量由泵流量所確定不能選擇，但各執(zhí)行器需要的流量往往是不同的，油缸伸出和縮回所需流量往往也是不同的。在作業(yè)過程不同工況，執(zhí)行器對油泵流量需要不同時，只能采用泵分流或合流有級設(shè)定。還要用通斷型閥來改變供油關(guān)系，采用節(jié)流孔和節(jié)流閥來改變各路的供油量，但仍不能滿足挖掘機各工況對執(zhí)行器的流量要求。閉中心:對任一執(zhí)行器均能通過閥桿行程按需限制最大流量，設(shè)定適宜的最高速度，可以通過操縱閥桿行程獲得低于最高速度的任意速度。圖6為日立建機閉中心各閥的流量設(shè)定與開中心流量設(shè)定比較的示意圖，從圖中可看出閉中心各閥流量設(shè)定的自由度比開中心要大得多。因此閉中心能更好地符合挖掘機工況對各執(zhí)行器的流量要求，使液壓系統(tǒng)供油更加合理。閉中心系統(tǒng)開中心系統(tǒng)—流量流量一100%5000 1泵流量2泵流量1111111111111 I 1:(50%):(100%):一―一舉升，土■下降動臂11 ^>1 …7 1 T1下降-!舉升"-收回一！放出斗桿4 」|1 1 k——1工L卸土鏟斗1 1 挖掘:1 -1 ■回轉(zhuǎn)■11<7 11單邊行走 調(diào)整區(qū)域 "后備1 圖6各操縱閥流量設(shè)定的自由度另外，挖掘機是多功能的機械，其上可裝不同的附屬裝置，但多種多樣的附屬裝置要求不同的流量。對開中心來說，閥系統(tǒng)無法設(shè)定其流量，對閉中心來說，同一閥桿只需調(diào)整其行程，就能改變流量來符合各種附屬裝置的流量需要。從節(jié)能和生產(chǎn)率上來看節(jié)能非常重要，這不僅涉及使用成本、經(jīng)濟性，還涉及能耗和排放的環(huán)境問題，反映作業(yè)效率的生產(chǎn)率也非常重要。有人認為采用負載敏感壓力補償系統(tǒng)進行流量控制，需要一定補償壓差，會造成能量損失，因此認為閉中心能量損失大，實際上這觀點是不對的。因為開中心旁通回油形式，通過閥體節(jié)流必然有液阻和能量損失，兩者從閥的角度來看是差不多的。通過閥的損失主要由閥的尺寸選擇和設(shè)計技術(shù)所決定。必須指出分析閥和液壓系統(tǒng)的能耗不能單純從閥和液壓系統(tǒng)來看，要從人機系統(tǒng)組合總的效果來看。閉中心由于操縱性好，容易實現(xiàn)理想的操作動作，工作效率高，能耗也低。表1為小松公司開中心和閉中心實際土方作業(yè)對比試驗的結(jié)果。生產(chǎn)率以單位時間土方量來表示，油耗以單位燃油量的作業(yè)量來表示，采用兩個機種10T級和20T級，二者馬力相同，從試驗結(jié)果可知，無論生產(chǎn)率還是油耗都是閉中心為優(yōu)。應該說明10T級，開中心采用雙泵系統(tǒng)，閉中心采用單泵系統(tǒng)。雙泵本身要比單泵系統(tǒng)省油，故單位時間油耗閉中心稍大于開中心。但最終評價能耗的指標是單位燃油量的作業(yè)量，仍然是閉中心優(yōu)于開中心。從對比數(shù)據(jù)來看兩者有不少的差距。表1開中心和任中心分析對比實際土方作業(yè)試驗結(jié)果機種10T級20T級馬力（ps）8585120120液壓系統(tǒng)2泵負流量控制1泵負載敏感壓力補償2泵負流量控制2泵負載敏感壓力補償作業(yè)內(nèi)容掘削90度回轉(zhuǎn)裝載作業(yè)土方量（m3/H）1.01.041.01.13燃料（m3/H）1.01.021.01.04單位油耗作業(yè)量（m3/L）1.01.021.01.095.動態(tài)性能挖掘機工作裝置是大質(zhì)量慣性系統(tǒng)，大容積的執(zhí)行器要考慮油的體積彈性系數(shù)，因此存在動態(tài)特性問題。開中心采用旁通節(jié)流，響應快，起動平穩(wěn)，而且系統(tǒng)穩(wěn)定不易振動，從這一點來說，其操作感覺好，而閉中心系統(tǒng)靠壓力補償改變流量，使執(zhí)行器速度變化。當遇到大慣性負載時會產(chǎn)生壓力變化快，流量跟不上現(xiàn)象，使壓力補償閥不能按正確補償壓力調(diào)整，產(chǎn)生過度和不足調(diào)整。泵和多路操縱閥之間連接管道較長時，會引起壓力傳遞滯后，因此閉中心易產(chǎn)生響應慢，操縱控制不穩(wěn)定等問題。這是初期閉中心存在的缺點，但經(jīng)過實際使用和不斷改進，這些問題基本上得到解決，通過適當調(diào)整壓力補償程度可以得到完全補償特性，接近開中心的特性或介于兩者之間的中間特性。綜上所述可得出以下結(jié)論:閉中心負載敏感壓力補償是為了使液壓系統(tǒng)能更好地符合挖掘機復雜工況而開發(fā)出來的新型的液壓系統(tǒng)，從工作原理根本上來看，其供油和調(diào)速方式理想合理，能更好地符合挖掘機作業(yè)要求。作為多路閥液壓系統(tǒng)，主要性能是操縱性，所謂操縱性就是能否按司機的愿望，快慢很自在地控制作業(yè)裝置的運動。開中心不能實現(xiàn)理想的操作動作，必然產(chǎn)生不正確和無謂的浪費動作，必然加重司機的生理和心理負擔。裝上開中心系統(tǒng)的挖掘機只能看成是一臺粗糙的機械，不要說生手，就是熟練司機也很難駕馭。必然作業(yè)效率低和油耗高，這就是為什么很多挖掘機廠家過去采用開中心現(xiàn)改為閉中心的原因。這個技術(shù)發(fā)展的動向希望引起我國挖掘機廠家足夠的重視。下面對以下三種液壓系統(tǒng)進行分析比較：負流量控制和正流量控制（目前）都是采用開中心六通閥，有共同的特點：（1） 調(diào)速都是旁路節(jié)流和進油節(jié)流的組合，調(diào)速特性受負載壓力和油泵流量的影響大，重載時特性曲線變陡，死區(qū)行程增大，有效調(diào)速范圍減?。?）挖掘機復合操縱時，共泵的執(zhí)行器同時動作時，其流量分配與載荷有關(guān)，很難操縱控制。（3） 由于進油節(jié)流和旁路節(jié)流同時起作用，因此其動態(tài)性能較好，執(zhí)行元件啟動平穩(wěn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應性好。（4） 兩者基本上都采用雙泵系統(tǒng)和復合連接油路，因此正負流量控制的液壓泵和開中心六通操縱閥通用性強，這給制造商帶來了很大的方便，可以同時生產(chǎn)供應二系統(tǒng)