Parker VFO创新简化高可靠性系统

创新简化高可靠性系统 · Parker VFO

创新液压系统旨在简化系统回路和提升可靠性。说起来倒是轻松的很，落实到设计开发就会各种头大。下面就让我们看一下这种让人头大的活，Parker是如何在现有的系统进行创新升级的!

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开中心变流量(VFO)原理

基于开中心阀技术结合定量泵或是结合变量泵、有时是定量泵的负载敏感阀技术的液压系统通常应用于移动设备。

上述提到的解决方案有不同优劣：

例如，开中心系统简单、鲁棒性好、节约成本并拥有较好的操纵感(操纵平滑，以及特别是在挖掘工况下负载决定流量是很有帮助的)。

另一方面，负载敏感技术对节能(特别是在与变量泵相结合的情况下)和多功能控制是有效益的。

那什么是VFO?

开中心变流量(Variable Flow Open-center)创新原理是通过一开中心式阀控制变量泵。

因此，VFO结合了现有技术的各自优势：简单化、节约成本，以及开中心阀的平滑操作和柱塞泵的节能。

VFO简而言之

•简单化：无补偿装置和梭阀反馈系统

•可靠性：降低复杂性意味着更高的可靠性

•生产率：变量泵能量平衡技术

•适用性：任何阀控类型，无需电子设备

2VFO系统如何工作

VFO系统使用了标准负载敏感或远程压力补偿柱塞泵和具有特殊设计阀芯的开中心阀。节流孔联通压力端和阀开中心端，且允许少量油液通过开中心管路流通。当切换阀芯时，通过增加的压力信号来控制泵，进而确定该功能所需的压力。如图1所示。

当无功能要求时，通过阀的流量很少，并且系统能耗要比定量泵系统要少，与变量泵负载敏感系统相当。当一个功能部分动作时，泵通过执行器增加的少许开中心流量来匹配所需流量。当一个或更多功能都动作时，泵处在全排量，并且在open-center galley无流量损失。

VFO能应用到任何阀控类型：手动，液压先导或者电液类型。

看到现在，这系统听起来貌似有些牛啊。那它在系统上是如何应用的呢?

3VFO系统应用案例

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挖掘装载机

挖掘装载机英文为 Backhoe loaders，俗称“两头忙”，是一种技术含量非常高的产品，同时具备装载、挖掘两种功能，是世界工业发达国家在20世纪80年代发展起来的产品。它的用途十分广泛，非常适合于市政建设，特别是挖沟铺设管线。挖掘装载机除了挖斗和装载斗外，还可以根据工程施工需要更换抓斗、松土器、起重叉、液压锤和扫雪器等多种工作装置以实现一机多用，因此可广泛用于筑路、基建、矿山、油田及农田水利建设、物料装载、各种建筑基础等[1]。

如图2所示，该图是VFO在挖掘装载机上应用的原理图。图中独立柱塞泵(此案例中配置了远程压力补偿)供油给两个阀组：一个用于控制装载，另一个用于挖掘工作。两阀组通过在两开open-center galleys简单的串联联接来控制同一个泵。

与标准开中心技术相比：在挖掘装载机案例中，

从能量角度来说，VFO循环回路系统与标准开中心定量泵循环回路系统相比降低了20%能量消耗(意味着提升了20%的生产率)。

就节油性能方面，对一100hp(75KW)机器设备来说，假设在多种工况下循环(挖掘、装载、吊装、平地、驱动、空载等)平均使用2000hrs/yr，燃料节省大约4500liters/yr，相当于大约4000欧元(欧洲地区)或者3000美元(美国地区)。

与变量的LS技术相比：除了这些，VFO循环回路系统由于开中心阀芯的设计，使其拥有非常平稳和 “负载感”的操纵优势，这些特征对操作者是很认可的，并且在挖掘气体或者水管道时这些特征就会非常有用，使其管道不会遭到破坏。另一方面，负载敏感系统和VFO系统具有相似的能量平衡;然而，传统的负载敏感系统具有较大的“nervous”反应的特点，并且负载压力与流量独立，不提供负载压力反馈给操作者，这使得一些关键操作(像挖掘管道周边)变得比较困难。

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小型挖掘机

图3 的原理图是VFO系统原理在小型挖机上的应用。为简洁起见，在VFO阀组里仅包括了斗杆的主要功能。阀控制挖掘臂与上一个挖掘(backhoe )阀是相似的。这里重要的是，VFO原理与标准的负载阀联合用于控制tracks，流量共享阀用在这是保障连续跟踪的作用。

VFO技术能容易的将负载敏感(阀前或阀后补偿)阀以及CPU(恒压卸载)阀相结合。

液压系统的创新属于集成式创新，需要创新的液压元件和基于理论的系统分析等方面联合设计。从Parker创新系统来看，要想升级，系统的设计可能还算小事，关键还是在如何开发出所需的液压元件。

参考文献

[1]范文杰. 挖掘装载机装载工作装置动力分析、动态应力仿真研究及动臂结构拓扑优化[D].吉林大学,2006.

[2] Parker. Variable_Flow_Open_Center_white paper