劉偉龍 劉紅喜 閆永毅

日照港集團(tuán)股份有限公司 山東日照 276800

1 負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)

在現(xiàn)有全液壓式港口機械中，一般是單個或多個液壓泵驅(qū)動多個執(zhí)行機構(gòu)，但正常工作中一般只有一個或部分執(zhí)行機構(gòu)工作，其他執(zhí)行機構(gòu)關(guān)閉，實際需要流量較小，而系統(tǒng)總流量為一定值，這時存在大量的溢流，造成驅(qū)動系統(tǒng)功率利用率的降低。負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)是指系統(tǒng)能自動地根據(jù)外界負(fù)載及速度的變化，以電液信號反饋到敏感控制閥或泵變量控制機構(gòu)，穩(wěn)定工作時使泵向外界負(fù)載提供適當(dāng)?shù)膲毫土髁?，從而最大限度地減少因壓力和流量變化而帶來的溢流損失，提高整個液壓系統(tǒng)的效率和驅(qū)動系統(tǒng)的功率利用率。壓力補償閥的工作原理是定差減壓，如圖。

在閥芯右端通入外界負(fù)載壓力油，左端通入閥出口壓力油，閥芯的力平衡關(guān)系式為：

由此式可以看出，在預(yù)壓縮量一定時，負(fù)載壓力與閥出口壓力差為恒定值。由于閥出口直接連接比例換向閥入口，所以可以確定比例換向閥兩端的壓差為恒定，從而保持換向閥開口不變，通過其流量也是不變的。

2 負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)工作原理

在負(fù)載敏感液壓系統(tǒng)實際工作前，先設(shè)定限壓閥的調(diào)定彈簧和LS 控制閥的調(diào)定彈簧，其實際工作狀態(tài)主要包括液壓系統(tǒng)的啟動狀態(tài)、液壓系統(tǒng)怠速狀態(tài)、執(zhí)行機構(gòu)的啟動狀態(tài)、執(zhí)行機構(gòu)的正常工作狀態(tài)和流量和壓力自調(diào)節(jié)狀態(tài)。

液壓系統(tǒng)在啟動時，系統(tǒng)無壓力，限壓閥和LS控制閥在調(diào)定彈簧的作用下，均工作在右位，油箱與負(fù)載敏感泵的變量機構(gòu)右端相通，其在彈簧的作用下，泵的排量處于最大，此過程為一快速過程；之后，液壓系統(tǒng)在驅(qū)動系統(tǒng)的作用下處于怠速狀態(tài)，在執(zhí)行機構(gòu)啟動之前，液壓系統(tǒng)壓力迅速升高，當(dāng)壓力超過LS 控制閥的調(diào)定壓力時，LS 控制閥在左位工作，泵出口的壓力油進(jìn)入到變量機構(gòu)右端，推動變量機構(gòu)活塞減小泵的排量，直至接近于零，整個系統(tǒng)處于低壓小流量狀態(tài)。

執(zhí)行機構(gòu)啟動時，在打開比例換向閥的瞬間，由于所需流量迅速增大，系統(tǒng)壓力快速降低，LS 控制閥從左位變成右位工作，活塞向右移動，泵排量增大，系統(tǒng)流量增大；當(dāng)比例換向閥閥芯位置固定時，系統(tǒng)提供的流量與執(zhí)行機構(gòu)所需流量相同，此時泵的出口壓力等于外界負(fù)載壓力與LS 控制閥彈簧力之和，閥芯處于動態(tài)平衡，泵的排量保持恒定，泵出口壓力比負(fù)載壓力高出LS 彈簧力，此時也是執(zhí)行機構(gòu)正常工作狀態(tài)。

負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)還具有外界負(fù)荷超載自我保護(hù)功能，即起限壓閥的作用。當(dāng)泵出口壓力超過限壓閥彈簧設(shè)定值時，限壓閥在左位工作，系統(tǒng)壓力直接推動變量機構(gòu)活塞左移，直至排量接近于零。對單路執(zhí)行機構(gòu)而言的，對于多路執(zhí)行機構(gòu)，其液壓系統(tǒng)中的LS回路壓力為所有執(zhí)行機構(gòu)最大負(fù)載壓力，泵出口壓力就為最大負(fù)載壓力與LS 控制閥彈簧力之和。

3 液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

3.1 柴油機與變量泵的功率匹配技術(shù)

由于港口流動機械作業(yè)的特殊性造成其作業(yè)負(fù)載變化較大，在起升貨物、開始行走等作業(yè)負(fù)載增大時，變量泵的輸出壓力增大，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速感應(yīng)極限控制下，變量泵的排量減小，外界負(fù)載較小時，泵的排量調(diào)整到最大值，保證變量泵與發(fā)動機的功率匹配，以使發(fā)動機工作在節(jié)能效果明顯的范圍內(nèi)，降低發(fā)動機燃油消耗量，還可提高發(fā)動機的使用壽命。

3.2 負(fù)荷敏感節(jié)能技術(shù)

港口流動機械的液壓系統(tǒng)采用較為先進(jìn)的負(fù)荷敏感節(jié)能技術(shù)，即采用負(fù)荷敏感控制閥組。系統(tǒng)運行中，高壓油由變量泵泵出，通過負(fù)荷敏感控制閥組直接驅(qū)動行走系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)。負(fù)荷敏感節(jié)能技術(shù)能夠保證液壓系統(tǒng)供給執(zhí)行機構(gòu)負(fù)載相匹配的壓力和流量，有效降低了液壓系統(tǒng)的設(shè)計功率儲備。在流動機械實際作業(yè)中，具有負(fù)荷敏感節(jié)能技術(shù)的液壓系統(tǒng)可實現(xiàn)壓差反饋，同時在流量指令條件下能夠快速進(jìn)行液壓泵對負(fù)載壓力的隨地控制操作的閉環(huán)系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)功率損失和發(fā)熱量，具有較好的節(jié)能效果，符合我國港口裝卸設(shè)備在節(jié)能降耗和防污減排的整體要求。

3.3 能量回收技術(shù)

港口流動機械是集裝箱裝卸機械，其具有負(fù)載質(zhì)量大，集裝箱的起升和下降頻繁，行走和制動頻繁，造成液壓能與勢能或動能的轉(zhuǎn)換頻繁，如能將集裝箱的下降勢能和制動能量回后再利用，則可達(dá)到較好節(jié)能效果。港口流動機械可采用在液壓系統(tǒng)中配置蓄能器，集裝箱下降和整機制動所產(chǎn)生的壓力油儲存于蓄能器中，當(dāng)集裝箱上升和整機行走時，蓄能器再將壓力油直接供于液壓油路中，大大節(jié)省了柴油機輸出功率，減少燃油消耗。同時蓄能器還能緩和沖擊、吸收壓力脈沖，使液壓系統(tǒng)運行更平穩(wěn)。

負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)泵流量、壓力與執(zhí)行機構(gòu)流量、壓力的完美匹配，使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，提高驅(qū)動系統(tǒng)的功率利用率，最大限度地減少系統(tǒng)中的能量損失，為實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的節(jié)能減排創(chuàng)造了可能。在現(xiàn)有港口機械液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，只需將系統(tǒng)中的定量泵和各功能閥分別更換成負(fù)荷敏感泵和多路閥組，而執(zhí)行元件不用更換。因此，與液壓系統(tǒng)和執(zhí)行元件分別更換電力系統(tǒng)和電力元件相比，價格更加低廉。