負(fù)載敏感泵

早在二十世紀(jì)六十年代后期，一些年輕的工程師對(duì)液壓傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了仔細(xì)的分析。中位開放式液壓系統(tǒng),采用了一個(gè)定排量的齒輪泵，提供恒定的流量，系統(tǒng)壓力是由作用于工作介質(zhì)上的載荷決定的。為限制系統(tǒng)的最高工作壓力，必須設(shè)置一個(gè)高壓溢流閥。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力達(dá)到設(shè)定值，液壓泵近乎全部流量將通過溢流閥流回油箱，因而導(dǎo)致極高的功率損失，并在系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的熱損耗致使系統(tǒng)效率極低。

相比之下中位封閉的液壓系統(tǒng)具有排量可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，排量調(diào)節(jié)的范圍可從最小排量至最大排量，甚至正向最大排量至反向最大排量;并且無需在系統(tǒng)中設(shè)置溢流閥。其最大工作壓力的控制是通過液壓泵內(nèi)部的補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)的。此類補(bǔ)償器可在系統(tǒng)因負(fù)載超出額定范圍導(dǎo)致系統(tǒng)受到阻滯的狀態(tài)下通過限壓變量活塞使泵卸荷即液壓泵處于高壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、但排量近乎為零。此時(shí)液壓泵將進(jìn)入等待狀態(tài)，并保持較高的工作壓力，直至負(fù)載被克服或恢復(fù)操作閥的控制狀態(tài)。中位閉式系統(tǒng)的缺點(diǎn)是液壓泵試圖在所有的工況下均實(shí)現(xiàn)所限定的最高工作壓力附近的排量調(diào)節(jié)。 但是液壓系統(tǒng)還有這樣一類工況，即期望獲得較大的流量而所要求的工作壓力卻很低。中位閉式的系統(tǒng)在此種工況下導(dǎo)致了較高的壓力降并在能量損失過程中產(chǎn)生大量的熱。工程師們于是設(shè)想，若能將兩種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行合并將得到最佳的性能。理想的系統(tǒng)應(yīng)具有這樣一種特性:在載荷需要的工作壓力下僅提供維持系統(tǒng)工作的必要流量。期望流量與工作壓力二者都是可變的，但是無論開式還是閉式系統(tǒng)均未提供這樣的工作性能。為實(shí)現(xiàn)這一特性，必須設(shè)計(jì)一種新型液壓泵，該泵可以根據(jù)系統(tǒng)需求提供必要的的流量及壓力，并在工況變化時(shí)，具有相應(yīng)的壓力-流量調(diào)節(jié)功能。顯然，一種柱塞式變量泵是實(shí)現(xiàn)此種功能的基礎(chǔ)元件，但是如何令其同時(shí)響應(yīng)壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)的變化呢?一位從事本項(xiàng)目研究的工程師開發(fā)了一種新的液壓補(bǔ)償器以同時(shí)感應(yīng)系統(tǒng)壓力和流量的需求，并使柱塞泵能對(duì)流量壓力需求的變化做出正確響應(yīng)。負(fù)載敏感液壓泵從此誕生了!從技術(shù)角度講，這是一種壓力-流量補(bǔ)償式的變排量柱塞式液壓泵。

負(fù)載敏感控制系統(tǒng)的功率損耗較低，效率遠(yuǎn)高于常規(guī)液壓系統(tǒng)。高效率、功率損失小意味著燃料的節(jié)省以及液壓系統(tǒng)較低的發(fā)熱量。

單一的液壓泵可滿足多個(gè)回路的壓力-流量需求。 傳統(tǒng)的中位開方式定量泵液壓系統(tǒng)為滿足同一系統(tǒng)中不同支路的工作要求，必須采用多聯(lián)泵或流量分配器。當(dāng)然，也可采用流量控制閥或壓力控制閥聯(lián)合控制。僅在多液動(dòng)機(jī)無同時(shí)或同步工作要求時(shí)才能采用單泵與多路閥的組合實(shí)現(xiàn)控制。

負(fù)載敏感系統(tǒng)提供了良好的操作控制方式，簡(jiǎn)單可靠。并能以單泵供油，同時(shí)滿足所需流量、壓力不同的多個(gè)回路、多個(gè)執(zhí)行元件的工作要求。

負(fù)載敏感控制技術(shù)本應(yīng)用于構(gòu)造一種未來的傳動(dòng)及控制系統(tǒng)，但是今天它已經(jīng)展現(xiàn)在我們的面前。（Load sensing is the system of the future, and it is here today!） 高效的特點(diǎn)使負(fù)載敏感控制成為所有傳動(dòng)及控制系統(tǒng)的理想設(shè)計(jì)方案。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，它能夠與電子操縱系統(tǒng)聯(lián)合工作，精確地控制和提供作需要的液壓動(dòng)力。

我們可以預(yù)見在不久的將來，負(fù)載敏感系統(tǒng)可用于協(xié)同電子操縱系統(tǒng)進(jìn)行相當(dāng)復(fù)雜液壓系統(tǒng)精確的、可調(diào)的能量控制。各種類型的傳感器可為微處理器提供反饋信息，微處理器進(jìn)行偏差比較及處理后輸出控制電流給比例電磁控制閥，其控制作用使得負(fù)載敏感變量泵根據(jù)作動(dòng)器的需求按比例提供準(zhǔn)確的壓力和流量。 負(fù)載敏感技術(shù)–構(gòu)造終極液壓系統(tǒng)?。↙oad Sensing – The Ultimate Hydraulic System!）

簡(jiǎn)而言之，負(fù)載敏感系統(tǒng)是一種感受系統(tǒng)壓力-流量需

求，且僅提供所需求的流量和壓力的液壓回路。

實(shí)現(xiàn)負(fù)載敏感控制的完整裝置由如下元件組成：首先需要一個(gè)變量柱塞泵，該泵具有一個(gè)壓力補(bǔ)償器，系統(tǒng)不工作時(shí)，補(bǔ)償器使其能夠在較低的壓（200PSI）下保持待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)時(shí)，補(bǔ)償器感受系統(tǒng)的流量需求并在系統(tǒng)工況變化時(shí)根據(jù)流量需求提供可調(diào)的流量。同時(shí)，液壓泵也要感受并響應(yīng)液壓系統(tǒng)的壓力需求。多數(shù)液壓系統(tǒng)并非在恒定的壓力下工作，當(dāng)外部載荷變化時(shí)，液壓系統(tǒng)的工作壓力是不同的。然后需要一個(gè)具有特殊感應(yīng)油路和閥口的控制閥，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載敏感系統(tǒng)的完整控制特性。 當(dāng)液壓系統(tǒng)未工作，處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，控制閥必須切斷作動(dòng)油缸（或馬達(dá)）與液壓泵之間的壓力信號(hào)。這將在系統(tǒng)未工作時(shí)導(dǎo)致液壓泵自動(dòng)轉(zhuǎn)入低壓等待狀態(tài)。當(dāng)控制閥工作時(shí)，先從作動(dòng)油缸（或馬達(dá)）得到壓力需求，并將壓力信號(hào)傳遞給液壓泵，使泵開始對(duì)系統(tǒng)壓力做出響應(yīng)。系統(tǒng)所需的流量是由滑閥的開度控制的。系統(tǒng)的流量需求通過信號(hào)道、控制閥反饋給液壓泵。這種負(fù)載感應(yīng)式柱塞泵與負(fù)載敏感控制閥的組合使整個(gè)液壓系統(tǒng)具有根據(jù)載荷情況提供作需壓力-流量的特性， 此即負(fù)載敏感系統(tǒng)的基本功能。