负载独立控制技术对液压系统效率的影响

　　0 引言

　　新的排放法规要求柴油发动机明显减少氮氧化合物和微颗粒物的排放。 新法规令设计者面临更多散热功率，更小的安装空间和更小的液压系统流量(由于新一代发动机降低了使用转速)等方面的挑战。 通过减少机器的浪费功率,提高车辆的净功率,节省燃油和减小发动机的规格(同时保持相同的机器性能),可以抵消许多这些挑战带来的影响。 减小发动机的规格可以节省燃油;减少功率损失可降低液压油冷却器的散热功率需求。 正确的选择阀和系统有助于减少功率损失。 本文可作为正确理解和选择负载独立阀组 (负载独立控制阀简称为LISV)的指南。

　　LISV 是带压力补偿器的阀组， 在全球的许多应用上都有使用。 本文重点针对行走机械，不过分析的过程和结果,以及相关计算都可用作其他应用的参考。 在行走机械，LISV 用于许多功能上。它们特别适用于液压缸的中高等级精度的控制。 这种阀也可用于带旋转负载的系统，但是旋转负载只是LISV 的一小部分应用,而且是比较简单的应用类型(因为它不需要考虑液压缸有杆腔与无杆腔截面的差异)。正因如此，我们选用液压缸负载作为本文主要的关注应用类型。

　　1 LISV 阀及性能特点

　　首先， 我们需要了解 LISV 和它的参数及性能，以便针对机器类型去选择合适的阀。目前市场上主要有两种LISV 技术。 它们分别是阀前补偿技术和阀后补偿技术。

　　图1 是典型的阀前补偿技术的原理图。 阀前补偿的LISV 是将压力补偿器置于阀芯前端(液压油是先经过压力补偿器，再经过阀芯到执行元件)，将阀芯前端的高压引到补偿器的一侧， 同时将负载压力引到另一侧进行比较。

　　图2 是典型的阀后补偿技术的原理图。 阀后补偿技术是将压力补偿器置于阀芯的后端 (液压油是先经过阀芯，再经过压力补偿器到执行元件)，将阀芯后端的高压引到补偿器的一侧， 同时将整个阀组的最高负载压力(通过若干个梭阀比较后,得到系统的最高压力)引到补偿器的另一侧进行比较。

　　图1 和图2 显示的两种技术， 在市面都是很常见的，而且它们的原理都跟前面的两张图基本相似。

　　(1)阀前补偿和阀后补偿的特性。 面对这两种不同补偿方式的LISV 技术， 机器设计者将会面临机器性能、效率和成本的抉择。 不同类型的阀在设计细节上会有所差别，下面我们进行大致的介绍。

　　(2)阀前补偿的特性。 工作油口A 和B 的压力限制可单独调节;当供油流量不足时，会最先减小最高负载的流量。

　　(3)阀后补偿的特性。 工作油口A 和B 的压力限制不可单独调节;流量不足时，所有负载的流量都会按比例的减小。