1．中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)原理

圖1表明中心開式負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)(OLSS)的原理。圖2是主泵工作的特性曲線，泵在一定轉(zhuǎn)速下，工作點(diǎn)無論在哪條曲線上，它的縱、橫坐標(biāo)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化了的多路閥示意圖，它由先導(dǎo)或機(jī)械手柄、踏板控制其開度。閥芯在中位時(shí)，其中心油路是開放的，主泵回油從此通過，故稱之為“中心開式”。手柄、踏板開度增大時(shí)，閥芯A口、B口開度也按比例增大，工作油量增多，使閥中心開度減小、回油量減??；反之，回油量則增大。射流傳感器(以下稱射流閥)裝于多路閥回油路的末端，主閥開度越小，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(fù)流量控制閥(NC閥)，當(dāng)Pd-Pb壓差增大時(shí)，它的開度就減小，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(tǒng)在發(fā)動機(jī)帶動主泵空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，全部液壓油通過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閥開度最小，控制泵的油壓受到最強(qiáng)的節(jié)流，輸出油壓Pi最小，主泵伺服缸驅(qū)使主泵輸出最小流量。當(dāng)人為操作控制手柄、踏板滿負(fù)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(見圖2)。當(dāng)中度負(fù)荷工作時(shí)，控制主閥開度不大，主泵輸出功率介于上述兩種情況之間，按與其開度相適應(yīng)的特性曲線工作(主閥開度大小決定工作的那條曲線)，以節(jié)省能量。

圖3中的(a)、(b)、(c)分別是在空負(fù)荷、輕負(fù)荷和強(qiáng)阻力作業(yè)時(shí)該系統(tǒng)的節(jié)能效果圖。傳統(tǒng)的恒功率控制只在最外特性曲線上工作，所消耗的功率由0abc四邊形面積決定；中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)也可在最外特性曲線上工作，但當(dāng)在空負(fù)荷、輕負(fù)荷和強(qiáng)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(圖中影線部分)就是后者較前者所節(jié)省的能量。

2．負(fù)流量控制系統(tǒng)原理

圖4表示負(fù)流量控制系統(tǒng)原理。它的主閥也是中心開式的，主閥回油油路末端裝有節(jié)流閥，在節(jié)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(dǎo)或機(jī)械手柄、踏板等成正比例控制其開度，閥芯開度大時(shí)，工作油流量變大，回油量變?。环粗?，回油量就大。

該系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)帶動主泵空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，全部液壓油通過主閥中心回油箱。在節(jié)流閥前回油壓力最大，此最大的壓力驅(qū)使變量液壓缸使主泵輸出流量最小，故稱之為負(fù)流量控制系統(tǒng)。當(dāng)人為操作控制手柄、踏板滿負(fù)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(fù)荷工作時(shí)，控制主閥開度不大，主泵輸出功率介于上述兩種情況之間?？傮w來看，其效果與中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)是相同的，它的主泵特性曲線也類似圖2，其節(jié)能效果也可用圖3描述。

3．幾種系統(tǒng)的比較

中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)與負(fù)流量控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)和配置有所不同。

中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)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(fù)流量控制系統(tǒng)采用負(fù)控泵，其控制油壓直接由回油節(jié)流閥前的回油壓力提供。兩者相比，后者要簡單得多。正控泵之所以得到負(fù)流量控制總的效果，是因?yàn)镹C閥對回油壓力做了反比例控制。理論上講，負(fù)流量控制系統(tǒng)以其簡單的結(jié)構(gòu)配置完全可以代替中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)。

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

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

4．各種系統(tǒng)的應(yīng)用

中心開式負(fù)荷傳感系統(tǒng)(OLSS)主要用在20世紀(jì)90年代大、中型挖掘機(jī)上，最常見的是用在日本小松“－5”系列挖掘機(jī)上。

負(fù)流量控制系統(tǒng)起源于日本，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)在挖掘機(jī)上，90年代廣泛用于中型挖掘機(jī)。它結(jié)構(gòu)簡單，有一定節(jié)能效果，日本大量的中型挖掘機(jī)采用此系統(tǒng)。

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

負(fù)荷傳感系統(tǒng)發(fā)祥于20世紀(jì)80年代的歐洲，越來越廣泛地運(yùn)用于中小型挖掘機(jī)上，節(jié)能效果顯著。它在各執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)工作時(shí)，流量供給只取決于操縱手柄的開度，而與負(fù)荷大小無關(guān)，這克服了中心開式閥的這一缺點(diǎn)，使得作業(yè)可控性很強(qiáng)。德國力士樂公司的LUDV系統(tǒng)、林德公司的LSC系統(tǒng)、日本小松公司的CLSS系統(tǒng)以及日立建機(jī)公司的負(fù)荷傳感系統(tǒng)都屬于這一類。

以上挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)共同特點(diǎn)是，中等負(fù)荷、空載和強(qiáng)阻力工作時(shí)節(jié)能效果明顯，與CPU電子控制系統(tǒng)以及發(fā)動機(jī)控制裝置聯(lián)合應(yīng)用，可使其控制功能大為擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)極限負(fù)荷控制、多擋功率控制、空負(fù)荷自動低速運(yùn)轉(zhuǎn)等多種自動化功能。