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发表于 2007-6-14 16:00:11
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来自： 中国山东泰安
ＬＵＤＶ控制的流体力学理论和工作原理
一、前言 9 [5 t0 D8 W% q T1 N3 w }7 Y
目前起重机的液压系统通常采用的是负载传感控制系统（ＬｏａｄＳｅｎｓｉｎｇ），该系统的功能是通过设在主阀芯前的阻尼孔来实现的，当系统通过多个阻尼孔操纵多个执行元件工作，所需的流量大于液压泵所能提供的流量时，阻尼孔的压差调节将会失效，结果是流量优先流向较低负载压力的执行元件，而较高负载压力的执行元件降低其速度直至停止运行。 2 l! u' |# J* {/ ?0 V% a1 f
为了改善起重机产品的性能，有效地发挥其性能，我厂在中大吨位全地面起重机上采用了ＬＵＤＶ控制系统。所谓ＬＵＤＶ控制系统，即是指负载独立流量分配系统，该系统以执行元件的最高负载压力来控制液压泵的斜盘并具有压力补偿功能，这种功能是通过设在主阀芯后的压力补偿阀来实现的。当执行元件所需的流量大于液压泵所能提供的流量时，系统将按比例把液压泵所提供的流量分配给各执行元件，而不是流向较低负载压力的执行元件。 ' X: \3 {! T8 {9 e2 B
二、流体力学理论
/ B: t2 T3 H; o/ S' m5 F6 O5 i2 i 如图１所示，将压力补偿阀设计在主阀芯后，执行元件的最高压力Ｐｌ通过梭阀传递给所有的压力补偿阀和液压泵，由压力补偿阀弹簧设定的压差作用于系统，从而使加在阻尼孔前后的压差相等，即△ＰＩ＝ＡＰ２，泵将根据压力流量方程：Ｑ＝Ｃ·Ａ，按照阻尼孔截面积Ａ１和Ａ２成正比例供油，也就是说两回路所得到的流量只与换向阀的开度成比例。
2 |- X- ]' T& c: T式中Ｃ——流量常数 % z2 D7 N# A, |3 @& U7 L% S2 Y
Ａ——阀芯开度面积
# y8 Z& y3 ^% s& V" Y, n8 S ^) n6 kρ——油液的密度 4 _/ E9 [4 ]1 G8 g c7 W
△Ｐ——阀前、后的压力差
% C% A/ O- m# o# j5 x* w3 t* r 当液压泵的供油量在多个执行元件同时工作而不能满足工作需要时，各阻尼孔前后的压差△Ｐ１和△Ｐ２将相应减少，由于所有压力补偿阀上作用有最大的压力△Ｐ，所以流量继续以与负载压力无关的方式进行分配，即： . d @* r" U/ V3 q
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例如，当液压泵流量供给不足时，假设泵的最大供给流量为３００Ｌ／ｍｉｎ，当通过阀１所需的流量为２６０Ｌ／ｍｉｎ，阀２所需的流量上升到１４０Ｌ／ｍｉｎ时，流经两阀的所需总流量为４００Ｌ／ｍｉｎ，超过当前泵的最大供给流量，系统就会把流量按比例ｉ＝３００／４００＝０．７５向各阀进行分配，此时流过阀１的流量为Ｑ１＝１９５Ｌ／ｍｉｎ，流过阀２的流量为Ｑ２＝１０５Ｌ／ｍｉｎ。由此可见，并不是较低负载压力的执行元件工作，而是各执行元件同时工作。
+ ~# ?+ Z4 x0 G7 {三、工作原理 5 d3 J4 P2 _$ N' a. t
压力补偿阀检测负载压力并控制泵的流量，此阀根据主泵出口的压力Ｐ与压力补偿阀输出口压力Ｐ之间的压差△Ｐ＝（Ｐ－Ｐ）来控制泵的斜盘摆角。压力补偿阀工作原理见图２，压力补偿阀输出口压力Ｐ作用于ＬＳ阀的右腔（弹簧腔），主泵出口的压力Ｐ作用压力补偿阀的左腔。压力补偿阀压力Ｐ和弹簧力Ｆ之和与主泵出口的压力Ｐ的大小相比较决定了压力补偿阀的滑阀的位置。
3 [. b3 O {+ ^4 u 当换向阀在中位时，压力补偿阀压力Ｐ为ＯＭＰａ，压力补偿阀的滑阀被推到右边，主泵出口的压力Ｐ直接进入变量泵伺服活塞的小腔，并且主泵出口的压力Ｐ同时也进入伺服活塞的大腔。由于变量泵伺服活塞大、小腔的面积差，伺服活塞被向左推，斜盘转到最小倾角。
/ m; e C+ R' {" d( Y0 s( ^ 当换向阀开度变大且泵的压力Ｐ下降时，主泵出口的压力Ｐ与压力补偿阀输出口的压力Ｐ之间的压差△Ｐ变小，压力补偿阀输出口压力和弹簧力Ｆ把压力补偿阀的滑阀向左推，泵的压力Ｐ直接进入变量泵伺服活塞的小腔，并且泵伺服活塞的大腔直接接油箱，故伺服活塞被向右推，使斜盘向排量增加的方向转动。
& k$ `; I% c6 W/ M& `0 c 当换向阀开度变小且泵的压力Ｐ升高时，主泵出口的压力Ｐ与压力补偿阀输出口的压力Ｐ之间的压差△Ｐ变大，压力补偿阀输出口压力Ｐ和弹簧力Ｆ把压力补偿阀的滑阀向右推，泵的压力Ｐ直接进入变量泵伺服活塞的小腔，并且主泵出口的压力Ｐ同时也进入伺服活塞的大腔。由于变量泵伺服活塞大、小腔的面积差，故伺服活塞被向左推，使斜盘向排量减少的方向转动。 ' d l. q2 s. T- S, j
四、结束语 0 b4 N' [. w5 w* S; K% l3 f, W: [
ＬＵＤＶ表示“与负载压力无关的流量分配”，各ＬＵＤＶ压力补偿器均与最高压力有关。ＬＵＤＶ系统可以检测出负载的压力，使泵的供油压力始终高出负载压力一个较小压差。当执行器所需流量大于泵的流量时，系统会按比例将流量分配给各执行器。操作换向阀改变阀口开度，泵能自动调节并输出与负载速度要求相适应的流量，而与负载大小无关，实现泵输出功率与负载需要的匹配，极大提高了系统效率，达到了节能目的。如果ＬＵＤＶ系统内发生流量不足，既油泵不能提供足够的流量，以所要求速度去操纵各执行元件．则各执行元件将按比例减少速度。ＬＵＤＶ系统的一大优点是，如果发生供油不足．不会有任何执行元件停止工作，这大大提高了操纵性能，尤其是在复合动作时，这一优点表现的更为明显。该系统在我厂中大吨位全地面起重机上使用取得了良好的效果，减少了系统的发热，极大地提高了系统效率和操纵性能。 |
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