1．中心開(kāi)式負荷傳感系統原理

圖1表明中心開(kāi)式負荷傳感液壓系統(OLSS)的原理。圖2是主泵工作的特性曲線(xiàn)，泵在一定轉速下，工作點(diǎn)無(wú)論在哪條曲線(xiàn)上，它的縱、橫坐標分別是壓力和流量，兩者的乘積就是功率。

圖1中所表示的操縱閥是大為簡(jiǎn)化了的多路閥示意圖，它由先導或機械手柄、踏板控制其開(kāi)度。閥芯在中位時(shí)，其中心油路是開(kāi)放的，主泵回油從此通過(guò)，故稱(chēng)之為“中心開(kāi)式”。手柄、踏板開(kāi)度增大時(shí)，閥芯A口、B口開(kāi)度也按比例增大，工作油量增多，使閥中心開(kāi)度減小、回油量減??；反之，回油量則增大。射流傳感器(以下稱(chēng)射流閥)裝于多路閥回油路的末端，主閥開(kāi)度越小，則回油量越大，射流閥的進(jìn)、出油壓差就越大，其輸出壓差(Pd-Pb)也越大；反之，此壓差就越小。在主泵上還裝有負流量控制閥(NC閥)，當Pd-Pb壓差增大時(shí)，它的開(kāi)度就減小，使控制泵油壓Pi減小、主泵輸出功率減??；反之，輸出功率增大。

該系統在發(fā)動(dòng)機帶動(dòng)主泵空運轉時(shí)，全部液壓油通過(guò)主閥中心及射流閥回油箱，此時(shí)射流閥進(jìn)、出油壓差最大，輸出壓差Pd-Pb也最大，NC閥開(kāi)度最小，控制泵的油壓受到最強的節流，輸出油壓Pi最小，主泵伺服缸驅使主泵輸出最小流量。當人為操作控制手柄、踏板滿(mǎn)負荷工作時(shí)，情況與以上相反，主閥回油量最小，主泵輸出最大功率(見(jiàn)圖2)。當中度負荷工作時(shí)，控制主閥開(kāi)度不大，主泵輸出功率介于上述兩種情況之間，按與其開(kāi)度相適應的特性曲線(xiàn)工作(主閥開(kāi)度大小決定工作的那條曲線(xiàn))，以節省能量。

圖3中的(a)、(b)、(c)分別是在空負荷、輕負荷和強阻力作業(yè)時(shí)該系統的節能效果圖。傳統的恒功率控制只在最外特性曲線(xiàn)上工作，所消耗的功率由0abc四邊形面積決定；中心開(kāi)式負荷傳感系統也可在最外特性曲線(xiàn)上工作，但當在空負荷、輕負荷和強阻力作業(yè)時(shí)，消耗功率由0123四邊形面積決定，兩者的面積差(圖中影線(xiàn)部分)就是后者較前者所節省的能量。

2．負流量控制系統原理

圖4表示負流量控制系統原理。它的主閥也是中心開(kāi)式的，主閥回油油路末端裝有節流閥，在節流閥之前引出一油路，以控制主泵的變量液壓缸。主閥也由先導或機械手柄、踏板等成正比例控制其開(kāi)度，閥芯開(kāi)度大時(shí)，工作油流量變大，回油量變??；反之，回油量就大。

該系統在發(fā)動(dòng)機帶動(dòng)主泵空運轉時(shí)，全部液壓油通過(guò)主閥中心回油箱。在節流閥前回油壓力最大，此最大的壓力驅使變量液壓缸使主泵輸出流量最小，故稱(chēng)之為負流量控制系統。當人為操作控制手柄、踏板滿(mǎn)負荷工作時(shí)，情況與上述相反，主泵則輸出最大功率。在中等負荷工作時(shí)，控制主閥開(kāi)度不大，主泵輸出功率介于上述兩種情況之間?？傮w來(lái)看，其效果與中心開(kāi)式負荷傳感系統是相同的，它的主泵特性曲線(xiàn)也類(lèi)似圖2，其節能效果也可用圖3描述。

3．幾種系統的比較

中心開(kāi)式負荷傳感系統與負流量控制系統相比較，基本原理是一致的，都是利用主閥回油壓力的變化控制主泵輸出功率，都是回油量大時(shí)主泵輸出功率就小，但兩者的結構和配置有所不同。

中心開(kāi)式負荷傳感系統采用正控主泵，即控制主泵變量的油壓越高，泵的輸出功率越大。該控制油壓由控制泵提供，油壓大小由NC閥按照射流閥壓差大小成反比例控制。負流量控制系統采用負控泵，其控制油壓直接由回油節流閥前的回油壓力提供。兩者相比，后者要簡(jiǎn)單得多。正控泵之所以得到負流量控制總的效果，是因為NC閥對回油壓力做了反比例控制。理論上講，負流量控制系統以其簡(jiǎn)單的結構配置完全可以代替中心開(kāi)式負荷傳感系統。

正流量控制系統是與以上兩種系統相并列的另外一種控制系統。它采用正控泵，由各先導閥中開(kāi)度最大的一個(gè)先導壓力正向控制主泵的輸出功率，而最大先導壓力由梭閥組實(shí)時(shí)地從各先導閥中檢測比較出來(lái)。它的節能效果也類(lèi)似圖3，但它只根據開(kāi)度最大的一路閥控制泵的輸出功率，其余各閥開(kāi)度無(wú)論大小都不參與控制過(guò)程。這顯然不如前兩種系統，控制作用取決于總體負荷量的更為合理。

負荷傳感系統(或稱(chēng)負載敏感系統)，由中心閉式閥和壓力補償器組成，其控制原理與以上幾種系統截然不同，功能更優(yōu)越。

4．各種系統的應用

中心開(kāi)式負荷傳感系統(OLSS)主要用在20世紀90年代大、中型挖掘機上，最常見(jiàn)的是用在日本小松“－5”系列挖掘機上。

負流量控制系統起源于日本，20世紀80年代出現在挖掘機上，90年代廣泛用于中型挖掘機。它結構簡(jiǎn)單，有一定節能效果，日本大量的中型挖掘機采用此系統。

正流量控制系統主要見(jiàn)于德國力士樂(lè )公司，它需要較大的梭閥組予以支持，目前它的用量在減少。

負荷傳感系統發(fā)祥于20世紀80年代的歐洲，越來(lái)越廣泛地運用于中小型挖掘機上，節能效果顯著(zhù)。它在各執行機構同時(shí)工作時(shí)，流量供給只取決于操縱手柄的開(kāi)度，而與負荷大小無(wú)關(guān)，這克服了中心開(kāi)式閥的這一缺點(diǎn)，使得作業(yè)可控性很強。德國力士樂(lè )公司的LUDV系統、林德公司的LSC系統、日本小松公司的CLSS系統以及日立建機公司的負荷傳感系統都屬于這一類(lèi)。

以上挖掘機液壓控制系統共同特點(diǎn)是，中等負荷、空載和強阻力工作時(shí)節能效果明顯，與CPU電子控制系統以及發(fā)動(dòng)機控制裝置聯(lián)合應用，可使其控制功能大為擴展，實(shí)現極限負荷控制、多擋功率控制、空負荷自動(dòng)低速運轉等多種自動(dòng)化功能。