如何提高负载敏感变量泵的节能效率？

负载敏感变量泵能使泵的输出压力和流量自动适应负载需求，大幅度提高液压系统效率。其工作原理图如图6-19所示。

节流阀的流量方程为

q=KA（p_p-p_L）^m （6-22）

式中 q——负载流量；

K——流量系数；

A——节流阀开口面积；

m——与节流口形式有关的指数。

图6-19 负载敏感变量泵的工作原理图

1—变量泵 2—节流阀 3—转向阀 4—液压缸 5—负载敏感控制阀 6—变量缸

负载敏感控制阀5的阀芯在调节过程中发生的位移很小，弹簧的弹性系数也不大，因此可以认为阀芯弹簧的设定压力F_S为定值，则阀芯在静止时的受力平衡方程为p_pA_F=p_LA_F+F_S，即

式中 F_S——阀芯弹簧设定压力；

A_F——压力油作用在阀芯上的有效面积。(www.xing528.com)

由式（6-23），结合图6-19，可以看出：

1）当阀芯弹簧压力设定后，阀芯在平衡位置时Δp恒定。当需要改变负载速度时，只需改变节流阀2的节流口面积。例如：要提高负载速度，节流阀2开口面积A增加，由于此时q还未发生变化，Δp将减小，则

p_pA_F＜p_LA_F+F_S （6-24）

此时负载敏感控制阀5的阀芯将左移，A、T口接通，压力油进入变量缸6的右腔，推动缸活塞左移，使变量泵1的排量增加，流过阀2的负载流量q增加，Δp增加，直至重新达到式p_pA_F=p_LA_F+F_S的平衡条件，负载速度得到提高，完成了一轮调速过程，实现了按需供油。

2）当负载压力p_L变化时，如p_L减小，则Δp增大，由于节流阀2开口面积不变，通过节流阀2的流量增加。则

p_pA_F＞p_LA_F+F_S （6-25）

此时负载敏感控制阀5的阀芯将右移，B、T口接通，变量缸6的右腔与油箱接通，变量缸活塞在弹簧推动下右移，使变量泵1的排量减小，节流阀2流量减小，Δp减小，p_p降低，直至重新达到式p_pA_F=p_LA_F+F_S的平衡条件，Δp恢复到平衡状态时的设定值。这样在节流阀开度即截流面积固定的情况下，流过阀口的流量根据式q=KA（p_p-p_L）m也保持恒定，从而使得执行元件的动作速度保持恒定，同时实现了按需供压，可以改善系统的调速特性并节约能源。

负载敏感型变量泵不存在溢流损失。虽然系统节流损失依然存在，但由于节流阀两端压差恒定且较小（由阀芯弹簧设定，为1～2MPa），因此系统的节流损失很小，其功率损耗为

ΔP_S=Δpq （6-26）

系统效率为

由于泵的出口压力p_p由负载决定，所以负载压力越高，泵的出口压力越高，其回路的效率也就越高，液压回路的节能效果越好。另外，负载敏感变量泵工作时的压力只需比负载压力略高，而不必像恒压泵那样必须工作在一个较高的设定压力，这有利于延长泵的寿命。负载敏感变量泵与压力补偿阀配合使用，可以实现单泵驱动多个执行机构的独立调速，各执行元件不受外部负载变动和其他执行元件的干扰。由于负载敏感调速系统不仅能实现按需供油，同时也能按需供压，是能量损失很小的调速方案，所以负载敏感变量泵系统非常适用于负载压力较高、调速范围较大的单泵单负载系统或负载差异较大的单泵多负载系统。