壓力補(bǔ)償與負(fù)載敏感技術(shù)在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中的運(yùn)用

摘 要 隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，高空作業(yè)車(chē)的使用越來(lái)越普遍。在高空作業(yè)車(chē)的使用過(guò)程中，外界的負(fù)荷量會(huì)不斷發(fā)生變化，且多收并符合操作過(guò)程中的流量分配也不會(huì)始終保持平穩(wěn)，因此高空作業(yè)車(chē)使用過(guò)程中液壓系統(tǒng)負(fù)載量會(huì)發(fā)生變化。本文通過(guò)對(duì)高空作業(yè)者液壓系統(tǒng)和壓力補(bǔ)償技術(shù)、負(fù)載敏感技術(shù)的分析，針對(duì)壓力補(bǔ)償與負(fù)載敏感技術(shù)在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞 壓力補(bǔ)償；負(fù)載敏感技術(shù)；高空作業(yè)車(chē)；液壓系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào) TH 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)052-0176-02

1 高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)

高空作業(yè)車(chē)具有四種基本形式，即伸縮臂式、垂直升降式、折疊臂式以及混合式，高空作業(yè)車(chē)中的液壓系統(tǒng)主要由上車(chē)液壓系統(tǒng)與下車(chē)液壓系統(tǒng)構(gòu)成。兩個(gè)系統(tǒng)之間靠中心回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行連接。上車(chē)液壓系統(tǒng)包括變幅系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及伸縮系統(tǒng)，下車(chē)液壓系統(tǒng)即為支腿液壓系統(tǒng)。

總體來(lái)講，高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)采用的是三泵雙回路的液壓系統(tǒng)，此種液壓系統(tǒng)能夠和柴油的功率相匹配，降低高空作業(yè)車(chē)的整機(jī)能耗量。在液壓系統(tǒng)中使用的液壓源的內(nèi)部構(gòu)成主要包括一臺(tái)軸向柱塞泵、一臺(tái)齒輪泵、一臺(tái)應(yīng)急齒輪泵組成。由于高空作業(yè)車(chē)在行走過(guò)程中的行走液壓馬達(dá)的排量較大，因此要將其從整體系統(tǒng)中獨(dú)立并分離出來(lái)，和軸向柱塞泵共同組成負(fù)載敏感系統(tǒng)。而原系統(tǒng)中的一些其他功能，例如伸縮、回轉(zhuǎn)、變幅等，和齒輪泵共同組成壓力補(bǔ)償系統(tǒng)。壓力補(bǔ)償系統(tǒng)與負(fù)載敏感系統(tǒng)是完全獨(dú)立并分開(kāi)的。應(yīng)急泵的主要用途為當(dāng)主泵系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行并工作時(shí)，應(yīng)急泵可以作為收臂等一些應(yīng)急功能的補(bǔ)償

系統(tǒng)。

2 壓力補(bǔ)償技術(shù)在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中的運(yùn)用

壓力補(bǔ)償技術(shù)的產(chǎn)生主要由于公式（1）、（2）。

公式（1）：Q=K

公式（2）：Q=Lf ρ/K

由公式（1）和公式（2）可知：在△P或者是IF不變時(shí)，那么流體的密度和流量之間為正開(kāi)方關(guān)系或者是正比關(guān)系，但是大多數(shù)的流體密度會(huì)根據(jù)工況的變化而發(fā)生變化，因此流體密度需要溫度和壓力的補(bǔ)償，讓其能夠處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)中。根據(jù)流體力學(xué)中的薄臂節(jié)流孔流量公式（3）：

公式（3）：Q=Cd Ao

公式（3）中：Q表示節(jié)流孔的流量；Cd表示節(jié)流孔的流量系數(shù)；Ao表示節(jié)流孔的面積；△P表示節(jié)流口前后壓力之間的差值；ρ表示流體的密度。根據(jù)公式（3）我們可知：如果可變節(jié)流控制閥當(dāng)中壓力保持穩(wěn)定的話，那么在調(diào)定可變節(jié)流控制閥節(jié)流口面積之后，能夠通過(guò)節(jié)流閥中的流量便不會(huì)受到系統(tǒng)負(fù)載量變化的影響，流量能夠一直保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。由節(jié)流閥以及定差減壓閥組成的壓力補(bǔ)償器如下圖1、圖2所示。

高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)主要包括齒輪泵、變幅、回轉(zhuǎn)、工作斗調(diào)平以及伸縮等各個(gè)功能的機(jī)構(gòu)共同組成。如果在高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)中采用定量齒輪泵來(lái)供油，那么齒輪泵的排量便會(huì)是一個(gè)相對(duì)固定的值，而當(dāng)高空作業(yè)車(chē)處于不同的工作狀態(tài)下時(shí)，系統(tǒng)所需要的壓力和流量會(huì)根據(jù)工作斗的相關(guān)情況發(fā)生變化，壓

圖1 定差減壓型壓力補(bǔ)償器

圖2 定位溢流壓力補(bǔ)償器

力和流量能夠根據(jù)工作斗機(jī)構(gòu)的高度、負(fù)載量以及臂桿的長(zhǎng)度變化而相應(yīng)變化。當(dāng)我們采用兩個(gè)手柄同時(shí)對(duì)其進(jìn)行操作時(shí)，那么高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)中需要的流量、壓力，便不能夠與單手柄操作時(shí)的流量、壓力值相同。因此為了能夠?qū)⑦@些功能付諸實(shí)踐，應(yīng)當(dāng)在高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)中適當(dāng)應(yīng)用壓力補(bǔ)償技術(shù)。

首先，在多路閥中位時(shí)，系統(tǒng)中定量泵輸出的流量會(huì)經(jīng)過(guò)定差溢流型的三通壓力補(bǔ)償器，并用相對(duì)來(lái)講較低一些的壓力來(lái)卸掉自身負(fù)荷。其次，通過(guò)定差液壓型補(bǔ)償器和電液比例閥兩者之間的相互配合，通過(guò)梭閥中反饋的負(fù)載壓力，能夠在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)速閥中具備的各項(xiàng)功能。通過(guò)讓進(jìn)入執(zhí)行元件中的流量保持相對(duì)恒定的狀態(tài)，改變電液比例閥中的流量，以及其通過(guò)先導(dǎo)控制主閥過(guò)程中的開(kāi)度，便能夠在一定范圍內(nèi)，改變換向閥閥口承受的壓力差，從而達(dá)到改變系統(tǒng)中每一個(gè)執(zhí)行器中最大流量的目的。再次，通過(guò)選擇梭閥網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒏鱾€(gè)時(shí)刻下，某個(gè)執(zhí)行器承受的最高壓力，引入到系統(tǒng)中的三通補(bǔ)償器彈簧敏感腔中，讓泵出口壓力能夠與之適應(yīng)，并在系統(tǒng)中的多路閥中任何一聯(lián)離開(kāi)中位的時(shí)候，泵出口壓力能夠始終高于系統(tǒng)最高壓力，且兩者之間的差能夠保持在較小定值上。

由上文分析可知，將三通壓力補(bǔ)償器應(yīng)用在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中，能夠讓高空作業(yè)車(chē)的液壓系統(tǒng)擁有負(fù)載適應(yīng)的功能，且此功能具有實(shí)時(shí)性，并能夠讓系統(tǒng)中的二通壓力補(bǔ)償器發(fā)揮出負(fù)載壓力補(bǔ)償所具備的各項(xiàng)功能。另外，在系統(tǒng)中，當(dāng)多路閥處于中位時(shí)，系統(tǒng)中的壓力相對(duì)較低，且與多路閥片數(shù)量之間并無(wú)直接關(guān)系，能夠具有明顯的節(jié)能效果。整體高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)的剛性較大，因此當(dāng)系統(tǒng)受到負(fù)載之后，并不會(huì)發(fā)生十分明顯的變化。而處于不同工作壓力狀態(tài)中的閥，能夠同時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，大大增強(qiáng)了液壓系統(tǒng)的控制靈敏度。

3 負(fù)載敏感技術(shù)在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中的運(yùn)用

上文所述的液壓系統(tǒng)僅僅是泵輸出壓力與負(fù)載需要的壓力，兩者實(shí)現(xiàn)匹配的過(guò)程，屬于壓力匹配系統(tǒng)范疇之內(nèi)，而系統(tǒng)中的定量泵想要將多余壓力油全部排出，不單單需要將壓力進(jìn)行匹配，還需要通過(guò)壓差溢流閥溢流，因此為了能夠?qū)崿F(xiàn)按照需要來(lái)提供油量，降低能量的損失和消耗，還要在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中融合負(fù)載敏感技術(shù)。

3.1 負(fù)載敏感技術(shù)原理及構(gòu)成

負(fù)載敏感控系統(tǒng)其實(shí)是感受系統(tǒng)壓力和流量需求，并提供需要的壓力和流量的液壓回路。完整的負(fù)載敏感控制裝置包括一個(gè)變量柱塞泵，且該泵需要具有壓力補(bǔ)償器，如果系統(tǒng)不工作時(shí)，補(bǔ)償器要能夠在較低的壓力下保持待機(jī)的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)工作之后，補(bǔ)償器要能夠感受到系統(tǒng)流量的需求，并要在系統(tǒng)工況出現(xiàn)變化時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)流量需求，為其提供可調(diào)控的流量，同時(shí)液壓泵也能夠感受到液壓系統(tǒng)的壓力需求，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)。負(fù)載敏感系統(tǒng)中還需要一個(gè)具有特殊感應(yīng)油路和閥口的控制閥，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)完整控制功能。流量和壓力需求通過(guò)信號(hào)道、控制閥，最終反饋給液壓泵。讓整體負(fù)載敏感系統(tǒng)能夠根據(jù)負(fù)載情況來(lái)提供壓力和流量。

3.2 負(fù)載敏感技術(shù)的運(yùn)用

負(fù)載敏感技術(shù)，即通過(guò)利用液壓泵出口壓力與液壓泵負(fù)載壓力值之間的差距，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵輸出流量的控制與調(diào)節(jié)，并能夠在開(kāi)環(huán)液壓傳動(dòng)回路當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)液壓泵。負(fù)載敏感技術(shù)系統(tǒng)歸屬于高空作業(yè)車(chē)行走系統(tǒng)，并能夠在行走系統(tǒng)中根據(jù)行走路面的阻力大小、行走速度等，來(lái)為系統(tǒng)提供出需要的壓力與流量，且負(fù)載敏感系統(tǒng)采用的是定量泵供油的運(yùn)行方式，大大降低了能量的浪費(fèi)和消耗

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，壓力補(bǔ)償技術(shù)和負(fù)載敏感技術(shù)在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中的運(yùn)用十分必要，通過(guò)這兩種技術(shù)的運(yùn)用，不僅提高了高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)的性能，還能夠節(jié)省能耗，降低能耗的使用和浪費(fèi)。筆者根據(jù)自身多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)壓力補(bǔ)償技術(shù)和負(fù)載敏感技術(shù)在高空作業(yè)車(chē)液壓系統(tǒng)中的運(yùn)用發(fā)表一些個(gè)人觀點(diǎn)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)

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