应用于小型挖掘机的力士乐LUDV技术浅析

挖掘机行业，属于在工程机械行业中十分重要的版块，而其中小型挖掘机，在整个挖掘机版块占比约60%，所以成为了各大主机厂的业务重点。对于市场上应用于小型挖掘机的液压系统方案，简单讲可以分为两种：负载敏感系统和节流系统。在不同的吨位下，其各自的市场占比也有些差异，而在主要的销售吨位5到10吨之间，负载敏感系统为主流系统。负载敏感系统中也分为阀前，阀后，以及回油补偿等不同类型。阀后补偿的负载敏感系统的典型代表就是力士乐的LUDV技术，主要产品为SX/RS 系列，其在全球市场上有了二十多年的应用经验。

对于力士乐的LUDV系统的工作原理，最主要的问题就是如何实现流量的分配与负载无关以及如何实现按系统的需求提供流量。

• 如何实现流量的分配与负载无关

分析之前，我们先做个假设：

• 两个工作装置，工作压力分别为P1，P2，其中P1 > P2。
• 对应于两个工作装置的阀芯开口面积分别为A1，A2。

在具体的工作中，可分为以下几个过程：

• 反馈负载压力至泵端：不同的工作压力，通过阀内的梭阀，选择较大的压力，一路通过LS（负载感应）油道反馈回主泵，另一路直接反馈到补偿器的上端。即图中的P2, 200bar 压力信号。
• 调整主泵出口压力：主泵根据LS反馈口的压力，通过流量调节阀的作用（下面会详述），改变主泵摆角，输出高于反馈压力一定压差（事先在主泵上的设定值，20bar）的出口压力，即图中的220bar压力。
• 低压侧补偿：由于低压侧补偿器的两端存在压差，补偿器上端为反馈的高压200bar，下端连通工作管路，为100bar。所以补偿器会逐渐关闭，减少开口面积，直到通过补偿器开口的压损到100bar，即补偿器下端压力达到200bar。

所以，此时通过阀芯开口A1，A2的压差均为20bar，不受负载大小的影响，而根据流量计算公式，通过一定的开口的流量取决于开口两端的压差和开口面积。在开口面积相同的情况下，即使工作压力不同，其通过主阀阀芯的流量也相同，所以我们可以认为流量的分配与负载无关。

• 如何实现按系统的需求提供流量

其起主要作用的就是图中主泵上的FR阀，即流量调节阀。分两种情况来阐述整个变量过程：

• 当流量不够的时候：主阀阀芯开口两端的压差低于主泵FR阀的设定压力，FR阀工作在右位， 控制主泵摆角的柱塞缸的压力腔与回油相通，在弹簧力的作用下，主泵往大摆角摆动，增加输出流量，同时主泵出口压力也会随之上升，直至通过主阀阀芯开口两端的压差与主泵FR阀的设定压力相当的时候，处于稳定工作状态。
• 当流量过多的时候：主阀阀芯开口两端的压差高于主泵FR阀的设定压力，FR阀工作在左位， 控制主泵摆角的柱塞缸的压力腔与高压油相通，在高压油的作用下，主泵往小摆角摆动，减小输出流量，同时主泵出口压力也会随之下降，直至通过主阀阀芯开口两端的压差与主泵FR阀的设定压力相当的时候，处于稳定工作状态。

以上所有分析，均是基于最理想的状况，在实际工作过程中，主泵摆角的变化，流量随开口面积的变化，以及在不同负载间的流量分配，要复杂得多。但是相对于节流系统，其流量分配的特点使其操控的舒适性要更优一些，所以在全球市场有了大范围的应用和客户的认可。