装载机负荷敏感系统与新型正流量系统节能对比

梁振国，贾 崇，李水生

(广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007)

装载机为了实现节能，一般采用负载敏感系统，通过阀控系统，实现复合动作。需要在阀芯处产生比较大的压差来达到控制流量的目的。

负载敏感系统，由压差和开口面积控制泵的排量，系统的流量越大，在阀口产生的损失越大。因此，为了减小这部分损失，比较大的机型都采用正流量系统。针对此问题，采用某元件厂家给挖掘机配的RCS 阀，经过优化参数，应用在大型装载机液压系统上，达到比负荷敏感系统更节能，同时也能做复合动作，并相互之间不干扰，形成了一种新型正流量系统方案。

本文主要是针对负荷敏感系统存在压差损失大的问题，通过把挖掘机使用的RCS 阀，改进优化移植到装载机液压系统上。形成一种新型装载机正流量系统。

1 负荷敏感系统

1.1 负荷敏感系统组成

主要负荷敏感变量柱塞泵、负荷敏感分配阀、先导阀、液压油缸、回油滤、液压油箱等主要液压元件组成。负荷敏感系统原理图见图1 所示。

图1 负荷敏感系统原理

1.2 负荷敏感分配阀结构

负荷敏感分配阀结构图见图2。主要由主阀芯、压力补偿阀、再生背压阀、浮动倍置阀、压力溢流阀、再生单向阀、行程限制器等组成。从进油口P 进油，主阀芯换向，液压油进入P1，再通过压力补偿阀，进入到P2 单向阀处。在P 到P1 之间产生一个压差ΔP。

图2 负荷敏感分配阀结构图

1.3 负荷敏感系统控制原理

图1 的负荷敏感系统原理图可以简化为图3。泵出来的液压油，阀芯A1 后，产生压差，通过压力补偿阀后进入油缸，从压力补偿阀后把负载压力反馈到泵的LS 口，由泵口压力与泵LS 口的压力形成的压差ΔP，与泵上的弹簧力相平衡，从而控制泵的排量。流量公式为Q=ΔPA，压差恒定，开口越大，泵供的流量就越大。在这个开口处产生的压差ΔP一般在2MPa 左右，系统流量越大，在阀口产生的损失就越大。

图3 负荷敏感系统控制原理

1.4 负荷敏感系统能量损失计算

装载机一个V 型作业循环，时间一般为30s，包括前进、挖掘装料、后后退、前进、举升、卸料、退7 个分解动作，每个分解动作的时间、液压系统流量、压力参数如表1。

表1 负荷敏感系统分解动作参数

能量计算由W=Q×P×t60 计算，从能量损失来看，负荷传感系统在提升工况，损失较大，在不工作时损失也较大，需要减少这部分能量损失。

2 新型正流量系统

2.1 新型正流量系统组成

主要电控变量柱塞泵、电控正流量分配阀RCS 阀、先导减压阀、液压油缸、回油滤、液压油箱等主要液压元件组成。新型正流量系统原理图4 所示。

图4 新型正流量系统原理

2.2 电控正流量分配阀RCS阀结构

电控正流量分配阀RCS 阀结构图见图5。主要由主阀芯、压力溢流阀、电比例阀、切断阀、行程限制器等组成。在主阀芯没有节流槽，不会产生额外的压差ΔP损失。且结构简单，成本低。

图5 电控正流量分配阀RCS阀结构

2.3 新型正流量控制原理

图4 的新型正流量系统原理图可以简化为图6。由于正流量系统是泵控系统，由电手柄直接给泵的电比例控制阀传输控制电流，直接调节泵的排量实现，无须在阀处产生额外的压力损失ΔP，因此压差损失比负荷传感系统小。

图6 新型正流量控制原理

2.4 新型正流量系统能量损失计算

以相同的装载机一个V 型作业循环，时间一般为30s，包括前进、挖掘装料、后退、前进、举升、卸料、后退7 个分解动作，每个分解动作的时间、液压系统流量、压力参数如表2。

表2 新型正流量控制系统分解动作参数

从能量损失来看，新型正流量系统在提升、卸料工况能量损失小，在不工作时损失也小，提高了效率。

3 结语

根据以上分析对比，可以得出，新型正流量系统比负荷敏感系统效率更高，更节能，动臂油缸与转斗油缸做复合动作时相互不干扰，液压系统效率更高，使整机作业效率更高。