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液压泵变量控制两则
 
慧聪网   2005年12月14日9时41分   信息来源:杭州机电网上商城    

    论文摘要:液压泵的变量是通过改变泵腔工作容积来实现的,以CY型柱塞泵为例,改变斜盘法线对缸体回转轴心的夹角γ,即改变各柱塞腔的工作容积,当γ角最大时,柱塞腔的工作容积最大,实现全排量供油,当γ角为0时,柱塞腔的工作容积为0,这时液压泵不供油。如果γ角为负值,则液压泵反向供油。改变γ角的方式有多种,每种方式都有各自的控制特点,本文详述2则控制γ角的方式。

    1 顺序阀和换向阀操纵柱塞缸对复位弹簧的控制方式(结构简图见图1)

图一

图1 第一种控制方式结构简图

    工作原理:图中2为缸体回转轴心,3为液压泵斜盘。斜盘操纵臂4和变量柱塞8在复位弹簧5的作用下停留在原位,这时斜盘倾角γ最大,液压泵全排量供油。当系统压力略高于顺序阀1的设定压力时,打开顺序阀1,同时使换向阀7换向,系统压力油进入柱塞缸6,变量柱塞8克服复位弹簧5的作用力,改变斜盘倾角γ,液压泵实现变量供油。如果系统压力再度增高,变量柱塞缸6内的压力也再增高,使γ角接近0(有一部分泄漏,γ角不能为0),液压泵即保持一定压力,但不对系统供油,这就是液压泵在压力状态下的卸载(因为N=p×Q,当Q→0时,N→0)。在系统压力降低后,变量柱塞8立即恢复原始状态。图中换向阀7主要是为系统大量用油时,提高变量柱塞8复位的响应速度而设计的。这种控制为恒压变量控制,其特性如图2。

图二

图2 恒压变量控制特性图

    图中A-B为全排量供油段,B-C为变量段,C为压力状态下卸载点,也称为待用压力。变量段的压力范围(pB-pC)很小,适用于多个执行器能同时工作,压力在使用压力的90%以内都需要全排量供油的系统。

    2 系统压力油直接作用柱塞缸对多级弹簧的控制方式(结构简图见图3)

图三

图3 第二种控制方式结构简图

    图中3为缸体回转轴心,4为液压泵斜盘。结构原理与第一种方式大致相同,主要是去掉顺序阀和换向阀,使系统压力直接引入变量柱塞缸1。此外,将弹簧改成多级弹簧组5。如果多级弹簧组5为一个普通圆柱弹簧,则该普通圆柱弹簧的变形与系统压力成线性反比,即斜盘倾角γ(液压泵排量)与系统压力成线性反比。为使液压泵排量与压力较近似成Q=1/p×N的函数关系,将普通圆柱弹换成2个或多个弹簧并串联在一起,各弹簧的刚度要有一定差距,且一级比一级大,一级弹簧的刚度最小。除最后一级外,各级弹簧均设计1个限位块。图中10、8、6分别为一、二、三级弹簧,9、7为一、二级弹簧的限位块。在系统压力作用于变量柱塞11时,3个弹簧同时变形,但一级弹簧10因刚度最小,其变形最明显,这时斜盘倾角γ与系统压力呈现近似于一级弹簧刚度的线性变化,斜率较陡,当系统压力较高,一级弹簧10压至限位块9的限制高度时,一级弹簧10不再变形,而二、三级弹簧继续被压缩。同样,二级弹簧8的刚度小于三级弹簧6,因此斜盘倾角γ与系统压力按近似于二级弹簧8的刚度变化。系统压力再度增高,则可得到基本上遵循三级弹簧6刚度的排量压力特性,见图4A-B,B-C,C-D。

图四

图4 排量压力特性

    如果各级弹簧的刚度和限位块限位高度设计得当,A、B、C、D连起来可以成为一条相当近似于Q、p互为倒数的曲线。这种曲线称为恒功率特性曲线,也称作压力补偿特性曲线,即排量减少(增加)时以增加(减小)压力来补偿,它同恒压变量一样,液压泵可以在压力状态下卸载,适用于打包机类液压系统,液压机的功率可以得到较为合理的利用,减少原动机的装机功率。

 
 
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