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原作：焦宗夏，彭传龙，吴帅 多路阀技术不断的发展，从最早期的手动六通多路阀逐渐与液压控制技术、电液比例控制技术和先进负载独立控制技术等相结合，在控制性能、节能效果方面都得到了快速发展。 1 手动控制多路阀 早期的多路阀是手动六通多路阀，其单联工作原理如图1所示。P和P1为进油口，A和B为回油口，液压系统采用定量泵供油。手动式多路阀有串联和并联两种形式。串联式多路阀C口与下一联的进油口相连，多路阀只能单联进行工作。并联式多路阀的下一联进口油与该联进油口相连，可保证多联同时动作。 在多路阀阀芯处于中位时，高压油从C口回油，当阀芯动作时，中位回油口逐渐关闭，P口流量通过A口或B口进入执行器中。这种手动多路阀在工作中过程中中位油路逐渐关闭，执行元件运行平稳，冲击较小。操作简单，但是这种手动式多路阀同时存在控制压力低，流量小，中位损失较大，易受负载影响等缺点。 传统的手动液压多路阀多通过直接相连或者钢丝软轴连接到阀杆端来操纵换向。搬动换向阀的手柄需要克服换向阀的弹簧力、液动力、摩擦力等。所以操作强度大。此外这种手动多路阀采用机械机构控制，设计布局困难。但是手动多路阀结构简单，目前在小型工程机械中仍有使用。 2 液压控制技术的应用 传统多路阀系统采用定量泵供油，多余流量将通过溢流阀进入油箱，系统能量损耗严重，同时油温上升，会导致整个液压系统出现泄漏量增加，机械卡死等各种问题。随着液压节能技术的发展，负流量控制，正流量控制，负载敏感控制等技术分别应用于多路阀的控制中。这些控制方法在对多路阀的节能特性，控制特性等均有较好的改善。 1）节流控制技术 节流控制技术分为负流量控制和正流量控制两种。 负流量控制是由某公司20世纪80年代应用在PC系列挖掘机上的一种控制技术。负流量控制的工作原理如图2a中所示，将泵输出的流量分成两个部分，一部分进入执行器中，为有效流量，另一部分通过多路阀的中位回油口回入油箱。在多路阀的中位回油处设置节流口，将节流口前端的压力值用于控制泵的排量。当通过中位回油的流量增大时节流口前端的P1值增加，则控制泵的排量变小。泵的变量机构的控制压力与泵的排量成反比关系。这种控制方法能够有效的起到节能的效果。但是由于在回油口增加了节流口的设置增加了回油损失。同时，这种控制方法存在较大的滞后，响应时间较长。 正流量控制是在负流量控制上，改变反馈压力点的选取点而构成的。正流量控制用先导压力直接作为控制信号对液压泵的排量进行控制，其工作原理如图2b所示。系统实时的检测a1、a2、b1、b2的先导压力值，并且通过梭阀取得先导压力中的最高值，将最高值作为控制信号来控制液压泵的排量，以使系统的流量供应能够动态跟随执行元件的流量需求。这种控制方法的优点是执行器不工作时，液压泵只需保持很小的备用流量即可，有效的降低了泵的空流损失。同时，负流量控制相比，取消了旁路节流装置，降低了回油背压，有效的提高了节能效果。 2）负载敏感技术 为了解决六通多路阀容易受压差影响，负载变化时操作不稳定的问题，上世纪80年代开始，负载敏感技术（LS）应用于多路阀系统中。 多路阀的负载敏感是指系统压力总是和压力最高联负载相适应。负载敏感的原理如图3a所示，在多路阀处于中位时，泵输出的流量由定差溢流阀回油。当多路阀动作时，通过检测负载的压力，通过该压力调节液压泵的出口流量，使得泵的工作压力总比负载压力高出一个固定的压力值，定差减压。当有多个负载时，可以通过梭阀组选择其中的最大负载作为控制压力。 这种控制方法的优点在于其节流损失减少很多，因此系统的效率提高。但是这种控制方法不具备抗饱和能力，当阀口开度过大，使系统要求的流量超出泵的供油能力时，泵的输出压力下降，这将导致进入最高负载执行器的流量减少，最高负载回路上的执行元件速度将会降低直到停止运动，使执行器失去协调性。 负载独立流量分配技术的出现有效的解决了负载敏感控制不具备抗饱和能力的缺点。图3b为负载独立流量控制（LUDV）原理示意图。LUDV控制方法有两个特点。压力补偿阀设计在主阀之后，同时，执行器的最高压力的信号传递给所有的压力补偿阀和液压泵。当各联的执行器负载不同时，各联主阀压差Δp1=Δp2，Q=f（A，Δp）=f（A）。此时即可确保各联流量分配与负载无关，只与主阀开口大小成正比。这种控制方法有效的解决了流量分配问题，但是多个执行机构同时动作时，液压源的压力仅与具有最高负载压力的执行器相适应，对其他执行器来说，多余的压力都损耗在了定差溢流阀上，压力损失较大。 采用液压控制方式具有较好的节能效果，同时能够一定程度的增加系统的设计灵活性，但是传统的液压控制方法中控制信号等均采用液压管路形式传输，管路布局复杂。使用管路传输时，液压管路的容腔大，降低了系统的动态响应特性。当控制油路较长时，压力损失和压力脉动会导致控制信号出现延迟，扰动等现象，会导致系统的响应振动，甚至不稳定。 end 注：著作权归作者所有。非商业转载请注明出处 |
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