挖掘机负流量控制系统的缺点

液压哥

目前我国（非外资企业）大多采用负流量控制系统（开中心），而国外先进挖掘机厂大多改用中位闭式负载敏感压力补偿多路阀系统。 下面就这两种液压系统的工作原理及其优缺点进行分析。

开中心液压系统采用六通多路阀，各操纵阀的结构简图和液压符号如图 1 所示。



操纵阀在中位时泵压力油P 通过直通油道 D，经过各阀，最后回油箱 T，执行器动作时P→D 的阀口逐渐关小，P→A 和 B→T 的阀口逐渐开大。其调速是采用旁路回油节流和进油节流的组合，其调速作用是通过阀杆节流，控制去油缸和回油箱的开口量来实现的，如图 1（c）所示。由于是靠回油节流建立的压力来克服负载压力， 因此调速特性受负载压力和油泵流量的影响。

开中心油路油缸起动的阀杆行程与负荷压力、泵流量有关。负荷压力愈高，泵流量愈小，阀杆死行程愈大（死区大）。负荷压力愈高，泵流量愈小，调速区域愈小。轻负荷时，流量调整行程大，操纵性能好。重负荷时，流量调整行程小，操纵性能差。速度调整操纵不稳定，阀杆操纵行程不变，但随负荷变化和泵流量变化，则油缸速度会产生变化。

挖掘机工作过程负载压力是不稳定的，随时变化着的，液压泵的流量也在不断变化，因此使其调速性能很不稳定，操纵困难。

开中心油路操纵性能的另一缺点是：当一泵供多个执行器同时动作时，因液压油是向负载轻的执行器流动，需要对负载轻的执行器控制阀杆进行节流，特别是像挖掘机这类机械，各执行器的负荷时刻在变化， 但又要合理地分配流量， 以便相互配合实现所要求的复合动作，是很难控制的。

开中心油路第三个缺点是：要满足液压挖掘机各种作业工况要求，同时实现理想的复合动作，是很困难的。例如，双泵合流问题：挖掘机实际工作中，动臂、斗杆、铲斗都要求能合流，但有时却不要求合流，但对开中心油路来说，要实现有时合流，有时不合流是很困难的。

各种作业工况复合动作问题：例如：掘削装载工况，平整地面工况，沟槽侧边掘削工况等，如何向各执行器供油，向那个执行器优先供油，如何按操作者的愿望实现理想的配油关系也是很困难的。还有作业装置同时动作时行走直线性等问题。

对于开中心油路光靠操纵多路阀阀杆来实现挖掘机作业动作要求是不行的。 为此设计师在开中心系统的设计上动足了脑筋，想了许多办法，采用了不少通断型二位二通阀和插装阀来改变供油，在油路上通过设置节流孔和节流阀来实现优先供油关系。但是可以这样说，采用了这些措施，开中心油路仍然是不理想的，仍不能满足挖掘机工作要求和理想的作业动作要求。

转自工程机械爱好者

探索不息

有几个问题请教下楼主
1.“目前我国（非外资企业）大多采用负流量控制系统（开中心），而国外先进挖掘机厂大多改用中位闭式负载敏感压力补偿多路阀系统。”应该针对某一类产品，不是所有吨位都如此吧？
2.“负载轻的执行器控制阀杆进行节流”，“动臂、斗杆、铲斗都要求能合流”，此类优先、合流技术是自动切换还是人为控制，优先难在哪里？是优先不好实现还是实现后仍不能合理分配流量？同样，合流与否是难在实现合流，还是难在动作过程中不知道应该让哪个动作合流，哪个不合流？

游勇

这系统有一个无可挡的优点：便宜及有国产的多路阀可选用。其他负荷传感及LUDV的多路阀还没有国产的。我觉得若能用电比例代替纯液压，通过不同的算法或跟据不同工况而做出不同的优先动作组合，就好象多功能越野车一样，走平路就二驱；野外就四驱。我们是望和外国的行走机械一拼的。现时国产的比例溢流阀也很便宜，每一片阀用2个比例溢流阀便足够，应该比LS或LUDV的多路阀便宜。

液压哥

探索不息 发表于 2011-7-26 22:01
有几个问题请教下楼主
1.“目前我国（非外资企业）大多采用负流量控制系统（开中心），而国外先进挖掘机厂 ...

1.是的，某一些产品。但是欧美的基本上都是负载敏感的。
2.优先实现后仍不能合理分配流量，而且受工况影响。合流比较复杂啊，增加先导油路，增加一联阀。

液压哥

游勇 发表于 2011-7-26 22:04
这系统有一个无可挡的优点：便宜及有国产的多路阀可选用。其他负荷传感及LUDV的多路阀还没有国产的。我觉得 ...

挖掘机的工况复杂，而且工况比较恶劣。现在挖掘机上很少用电控多路阀。

bj-123

以20T为例
CAT  开中心负流量


Volvo 开中心负流量


kobelco 开中心负流量


Hitachi 老EX系列是闭中心负载敏感，新ZX系列改为开中心正流量


Hyundai 开中心负流量


Doosan 开中心负流量


国外主流品牌中挖使用闭中心负载敏感系统的感觉并不多，好像只有Komatsu 的CLSS，Liebherr使用Linde的LSC。至于Rexroth的M7不知道哪家在用？欧洲人工成本比较贵，易操纵（与负载无关）的闭中心负载敏感系统有市场，但国内有这么多的挖掘机培训学校，大批机手。这个优势就不突出了。国内追求的是效率（动作响应快，速度快）和节能（省油）。开中心因为有中位流量（负流量约30LPM)响应快，而闭中心动作时流量从无到有响应相对较慢，Rexroth增加冲刷阀（提供中位流量）来提高响应速度但也增加了能量损失。

液压哥

bj-123 发表于 2011-7-27 10:39
以20T为例
CAT  开中心负流量

但是小松是负载敏感的，而且国内销量第一，就这一点来说挖掘机用负载敏感是可行的。但是为什么负载敏感在挖掘机上不流行。我想主要是负载敏感的价格可能要比负流量的要贵，大部分负载敏感阀、泵都是欧美产的。负载敏感要是真正在挖掘机上很好的应用也是要经过很多的改进，欧美的服务没有日本那么迅速和灵活。

lwxykl

发表下鄙人的愚见，大家可以讨论下
1、kobelco 的20~36T产品都是开中心正流量的！操作性和节能效率性一流！
2、Komatsu是负荷传感的，但其中借鉴了很多原负（正）系统的功能，也是目前负荷传感成功应用的案例之一，操作性超一流，节能效率性一般！
3、CAT等厂商中型机是负流量系统的忠实用户，至今其D系列操作性颇受好评！
4、三种液压节能控制方式各有优缺点，我认为只要使液压系统和其他系统很好的匹配，都会很不错的。

bj-123

lwxykl 发表于 2011-7-27 21:32
发表下鄙人的愚见，大家可以讨论下
1、kobelco 的20~36T产品都是开中心正流量的！操作性和节能效率性一流！ ...

你说得对，kobelco已经是开中心正流量了。我那张图太老了，贴一张新的，据说是SK200-8。

bj-123

iyeya 发表于 2011-7-27 20:27
但是小松是负载敏感的，而且国内销量第一，就这一点来说挖掘机用负载敏感是可行的。但是为什么负载敏感在 ...

管理员有小松的资料吗？小松挖机系统都叫CLSS。但好像PC60的补偿器是在进口。