趙 軍，李霄偉，楊雪松

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

現(xiàn)代化拖拉機(jī)操縱控制液壓系統(tǒng)為變量泵負(fù)荷傳感系統(tǒng)，負(fù)荷傳感液壓泵由變量軸向柱塞泵和負(fù)荷傳感閥組成。軸向柱塞泵是斜盤式的變量泵，向拖拉機(jī)的高壓系統(tǒng)如液壓懸掛、液壓輸出、掛車制動(dòng)、液壓轉(zhuǎn)向等工作部件提供壓力油。負(fù)荷傳感閥由壓力補(bǔ)償閥和流量補(bǔ)償閥兩個(gè)壓力閥組成，控制變量泵的排量，使得輸出流量跟隨負(fù)載需要，達(dá)到了節(jié)能的效果。泵控的負(fù)荷傳感多路閥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能。

1 負(fù)荷傳感液壓泵

1.1 液壓泵的負(fù)荷傳感閥

負(fù)荷傳感閥包括壓力補(bǔ)償閥和流量補(bǔ)償閥，如圖1 所示。流量補(bǔ)償閥為低壓控制閥，為變量泵的負(fù)荷傳感閥。閥的彈簧端與液壓系統(tǒng)的負(fù)荷傳感油路連接，拖拉機(jī)高壓系統(tǒng)工作時(shí)，執(zhí)行裝置的工作壓力通過(guò)傳感油路作用于流量補(bǔ)償閥的彈簧端，閥的另一端與油泵的輸出壓力油路連通。壓力補(bǔ)償閥為高壓控制閥，閥的彈簧端與油箱連通，另一端是與變量泵的輸出壓力油路連通。

變量泵的流量取決于泵的斜盤角度，通過(guò)流量補(bǔ)償閥傳感油路的控制壓力油調(diào)整斜盤角度，從而控制油泵流量。若油泵輸出壓力升至最高壓力時(shí)，壓力補(bǔ)償閥取代流量補(bǔ)償閥調(diào)整斜盤角度，以限制變量泵最高安全壓力。變量軸向柱塞泵與負(fù)荷傳感閥的連接及油路圖如圖2 所示。

1.2 負(fù)荷傳感液壓泵的工作過(guò)程

負(fù)荷傳感液壓泵是閉心式負(fù)荷傳感軸向柱塞變量泵，可分為低壓待機(jī)、壓力供油、高壓待機(jī)3 種工作模式。系統(tǒng)所需的負(fù)載流量由執(zhí)行裝置控制閥閥口開度調(diào)節(jié)，操作變量泵的壓力補(bǔ)償閥和流量補(bǔ)償閥，控制泵的輸出流量，使其與系統(tǒng)實(shí)際需要流量相等。

1.2.1 低壓待機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，壓力補(bǔ)償閥和流量補(bǔ)償閥兩個(gè)壓力閥在彈簧力作用下，處于關(guān)閉狀態(tài)，斜盤控制油道B 與回油道C 連通，油泵斜盤在彈簧力作用下保持最大傾角。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，系統(tǒng)沒(méi)有油壓，阻力很小便于啟動(dòng)。啟動(dòng)后油泵出口壓力逐漸升高，滿足低壓系統(tǒng)如負(fù)載變速、潤(rùn)滑系統(tǒng)供油需要，油泵出口的壓力油經(jīng)油道A 作用于流量補(bǔ)償閥，閥芯移動(dòng)，油道A 與油道B 連通，油泵壓力油進(jìn)入斜盤控制油缸，斜盤傾角減小，油泵排量減少。

1.2.2 壓力供油

油泵壓力供油工作狀態(tài)是向液壓輸出、液壓提升和掛車制動(dòng)器等工作裝置按需供油。當(dāng)系統(tǒng)需要供油流量變化，執(zhí)行裝置控制閥開口變化。操縱控制閥在工作狀態(tài)的某一位置，引起油路壓力變化，經(jīng)系統(tǒng)負(fù)荷傳感信號(hào)管路傳感，作用于流量補(bǔ)償閥的彈簧端。流量補(bǔ)償閥在壓力差的作用下，處于開啟狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)，使油泵的壓力油流經(jīng)油道A 與油道B 進(jìn)入斜盤控制油缸，或使油道B 與油道C 相通，使斜盤傾角變化，改變供油流量大小，使供油流量與負(fù)載所需流量向適應(yīng)。當(dāng)輸出流量符合系統(tǒng)要求時(shí)，斜盤傾角停在工作所需流量位置。如圖3 所示。

1.2.3 高壓待機(jī)

高壓系統(tǒng)某執(zhí)行裝置運(yùn)行到行程終端，系統(tǒng)壓力升高，壓力補(bǔ)償閥處于開啟狀態(tài)，流量補(bǔ)償閥兩端壓差相等，在彈簧力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，油泵輸出的壓力油經(jīng)油道A、油道B，進(jìn)入斜盤控制油缸，克服彈簧力使斜盤傾角減小，油泵流量最小，處于最高壓力工作狀態(tài)。如圖4 所示。

2 泵控負(fù)荷傳感系統(tǒng)

泵控負(fù)荷傳感系統(tǒng)使用變量泵供油，與相關(guān)變量控制閥配合進(jìn)行調(diào)速控制，能實(shí)現(xiàn)多種功能的復(fù)合控制。泵的輸出壓力與負(fù)載壓力的壓差由流量補(bǔ)償閥設(shè)定，通常為泵最高壓力的2%～5%，泵的壓力總比負(fù)載壓力高出這個(gè)壓差。當(dāng)壓差恒定時(shí)，負(fù)載壓力變大，泵的輸出壓力也隨之增大，系統(tǒng)的效率提高。系統(tǒng)所需的負(fù)載流量由控制閥的開度控制，依靠流量補(bǔ)償閥調(diào)節(jié)泵的輸出流量，使其與系統(tǒng)實(shí)際需要流量相等。當(dāng)因某種原因，如負(fù)載壓力變化、泵轉(zhuǎn)速變化等，引起流量變化時(shí)，油液流經(jīng)控制閥上的可變節(jié)流口產(chǎn)生的壓差也跟著變化，該壓差通過(guò)系統(tǒng)負(fù)荷傳感壓力信號(hào)管路的傳感，控制流量補(bǔ)償閥動(dòng)作，操作變量泵的斜盤控制油缸動(dòng)作，對(duì)泵的排量進(jìn)行調(diào)整，保證壓差不變，使得通過(guò)控制閥的流量隨開口面積的大小變化，輸出流量跟隨負(fù)載需要，無(wú)多余流量產(chǎn)生，泵提供的壓力、流量和負(fù)載所需匹配一致，大大減少了能量損失，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量也更少，系統(tǒng)的效率較高。

3 泵控負(fù)荷傳感多路閥系統(tǒng)

泵控負(fù)荷傳感多路閥系統(tǒng)中，變量泵通過(guò)多路閥與執(zhí)行裝置相連，多路閥上的可變節(jié)流口為工作油口，控制執(zhí)行裝置的運(yùn)動(dòng)速度。系統(tǒng)執(zhí)行裝置正常工作時(shí)，泵的輸出壓力與負(fù)載壓力的壓差作用于流量補(bǔ)償閥，與該閥的設(shè)定壓差相比較，控制泵的變量機(jī)構(gòu)工作。各多路閥的負(fù)荷傳感回路構(gòu)成一個(gè)梭閥網(wǎng)絡(luò)回路，一方面連接每個(gè)液壓缸，另一方面與流量補(bǔ)償閥的彈簧腔連通，通過(guò)梭閥網(wǎng)絡(luò)的選擇，將負(fù)載最大回路的負(fù)載壓力傳至流量補(bǔ)償閥。為保證多回路負(fù)荷傳感系統(tǒng)所有的回路都具有與閥芯位置有比例關(guān)系的控制性能，需要在每個(gè)回路上設(shè)置壓力補(bǔ)償器，保證各回路有良好的流量控制性能。如圖5 所示。變量泵12 向拖車制動(dòng)回路、液壓懸掛回路、液壓輸出回路提供壓力油，三條油路的傳感壓力由傳感油路梭形閥9 選擇，將最大負(fù)載壓力引入變量泵的流量補(bǔ)償閥。每個(gè)回路的控制閥有獨(dú)立流量補(bǔ)償閥，構(gòu)成閥前壓力補(bǔ)償，可同時(shí)操作多個(gè)液壓輸出，流量補(bǔ)償閥調(diào)節(jié)每個(gè)液壓輸出控制閥的流量，使之不受負(fù)載壓力變化的影響。

泵控負(fù)荷傳感系統(tǒng)具有良好的功率跟隨能力，但在一個(gè)工作循環(huán)里，多個(gè)執(zhí)行裝置負(fù)載壓力高低不同，同時(shí)工作時(shí)，仍存在較大功率損失。以兩個(gè)執(zhí)行裝置工作為例，其功率損失為：

式中：Pp——泵的輸出壓力，由梭閥網(wǎng)絡(luò)選擇為負(fù)載最大回路壓力；PL1和PL2——負(fù)載壓力；QL1和QL2——各回路的負(fù)載流量?？梢?jiàn)，工作負(fù)載相差越大，功率損失越大。

4 結(jié)論

拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)負(fù)荷傳感變量泵及其組成的多路閥系統(tǒng)，取代原有的標(biāo)準(zhǔn)液壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的功率跟隨控制，使得壓力、流量與負(fù)載的需要相一致，改善了多路閥系統(tǒng)同時(shí)操作的性能，保證多回路負(fù)荷傳感系統(tǒng)的所有回路都具有比例控制功能，具有高效、節(jié)能、智能化的特點(diǎn)，適宜國(guó)產(chǎn)大中型拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的換代升級(jí)，符合當(dāng)今液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向。