1、變量泵控制方式及其應(yīng)用分類方式一：變量泵可以通過排量調(diào)節(jié)來適應(yīng)機(jī)械在作業(yè)時(shí)的復(fù)雜工況要求，由于其具有明顯的優(yōu)點(diǎn)而被泛使用。變量泵的控制方式多種多樣，主要有壓力切斷控制、功率控制、排量控制和負(fù)載敏感控制四基本控制方式。通過這四種基本控制方式的組合，可以得到具有復(fù)雜輸出特性的組合控制。1.1 壓力切斷控制壓力切斷控制是對系統(tǒng)壓力限制的控制方式，有時(shí)也簡稱為壓力控制。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到切斷壓力值，排量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過減小排量使系統(tǒng)的壓力限制在切斷壓力值以下，其輸出特性如圖1-1a所示。如果切斷力值在工作中可以調(diào)節(jié)則稱為變壓力控制，否則稱為恒壓力控制。圖1-1b所示為壓力切斷控制的典型實(shí)方式。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)

2、到切斷壓力時(shí)，變量控制閥閥芯左移，推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)使排量減小，從而實(shí)現(xiàn)壓力斷控制。閥芯上的Pr為液控口，可以對切斷壓力進(jìn)行液壓遠(yuǎn)程控制和電液比例控制。一些液壓工況復(fù)雜，作業(yè)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的流量變化很大，壓力切斷控制可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速要按所需供油，避免了溢流產(chǎn)生的能量損失，同時(shí)對系統(tǒng)起到過載保護(hù)的作用。a輸出特性 b典型實(shí)現(xiàn)形式圖1-l 壓力切斷控制變量泵1.2 功率控制功率控制是對系統(tǒng)功率限制的控制方式。當(dāng)系統(tǒng)功率達(dá)到調(diào)定的功率值時(shí)，排量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過減小排量使系統(tǒng)的功率限制在調(diào)定功率值以下。如果功率限制值在工作中可調(diào)則稱為變功率控制，否則稱為恒功率控制。圖1-2中所示為力士樂(Rexroth)

3、A11VO恒功率泵的輸出特性和具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。其工作原理如下：變量油缸和復(fù)位油缸分別布置在泵體兩側(cè)，對變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行差動(dòng)控制，其中面積較大的變量油缸的壓力受到變量控制閥的控制。作用在小活塞上的系統(tǒng)壓力經(jīng)搖桿在控制閥芯左側(cè)作用推力F，而閥芯右側(cè)受到彈簧力的作用。由于小活塞裝在與變量機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)的復(fù)位活塞上，所以搖桿對閥芯的推力為F=PALl/L2 (1)式中：P為系統(tǒng)壓力；A為小活塞面積；L1為小活塞到搖桿鉸點(diǎn)的距離；L2為變量控制閥桿到搖桿鉸點(diǎn)的距離。當(dāng)搖桿推力大于彈簧推力時(shí)，閥芯右移，使泵的排量減小，從而維持搖桿推力為近似常數(shù)。根據(jù)式(1)可知，搖桿推力正比于PL1，而L1正比于油泵排量，因此實(shí)

4、現(xiàn)了對變量泵的功率的限制(假定油泵轉(zhuǎn)速不變)。有時(shí)為了簡化控制結(jié)構(gòu)，常采用近似功率控制方式，常用雙彈簧結(jié)構(gòu)控制變量機(jī)構(gòu)位置。 圖9-3所示為川崎(Kawasaki)K3V系列變功率控制泵的輸出特性和具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。其中控制閥閥芯位置是通過系統(tǒng)壓力與雙彈簧彈力的平衡決定的，而變量機(jī)構(gòu)跟隨閥芯一起運(yùn)動(dòng)，這樣就可以利用雙彈簧的變剛度特性用折線近似雙曲線。圖1-2 恒功率控制變量泵圖1-3 變功率控制變量泵功率控制能夠充分發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的功率，達(dá)到按能力供油的目的，避免原動(dòng)機(jī)因過載而停車或損壞。1.3 排量控制 排量控制是指對變量泵的排量進(jìn)行直接控制的控制方式，施加一個(gè)控制壓力就可以得到一個(gè)相應(yīng)的排量值。圖

5、1-4所示為川崎(Kawasaki)K3V系列負(fù)流量控制(指流量變化與先導(dǎo)控制壓力成反比)的輸出特性和具體控制方式。當(dāng)先導(dǎo)控制壓力Pr增大時(shí)，變量控制閥閥芯右移，使泵的排量減小，從而使泵的流量Q隨著Pr的增大成比例地減小。圖1-4 負(fù)流量控制變量泵圖1-5所示是HYUNDAI液壓挖掘機(jī)的負(fù)流量控制系統(tǒng)的局部簡化原理圖。當(dāng)所有多路換向閥位于中位時(shí)，從液壓泵排出的壓力油經(jīng)多路換向閥的直通供油道和節(jié)流孔回油箱，將節(jié)流孔的回油流量作為控制量，通過排量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來控制泵的排量。當(dāng)通過節(jié)流孔回油的流量達(dá)到一定值時(shí)(設(shè)定值遠(yuǎn)小于系統(tǒng)總流量)，節(jié)流孔前的先導(dǎo)壓力Pr就開始調(diào)節(jié)變量泵，使泵的排量僅提供運(yùn)動(dòng)速度所需

6、的流量，即通過多路閥對執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)速時(shí)，變量泵具有自動(dòng)調(diào)節(jié)排量按需供流的功能。圖1-5 EHYUNDAI液壓挖掘機(jī)負(fù)流量控制系統(tǒng)1.4 LS(負(fù)載敏感)控制LS控制方式是對變量泵排量變化率控制的控制方式。LS控制變量泵的輸出特性與排量控制相同，但其控制信號反映的不是排量本身，而是排量的變化值。圖1-6所示是LS控制的典型實(shí)現(xiàn)形式，它過壓力差對泵的排量進(jìn)行控制，當(dāng)P與閥芯彈簧壓力不平衡時(shí)，變量控制閥閥芯偏移，使泵排量發(fā)生相應(yīng)變化。 圖1-6 LS控制變量泵的典型實(shí)現(xiàn)形式 圖1-7 LS調(diào)速控制系統(tǒng)圖1-7所示是采用LS控制變量泵實(shí)現(xiàn)的LS調(diào)速系統(tǒng)的基本原理。P為節(jié)流口前后壓力差，P=PA-PL

7、，其中PA為泵口壓力，PL為負(fù)載壓力，其最大的特點(diǎn)就是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求對泵進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)在按需供流的同時(shí)，使調(diào)速節(jié)流損失P控制在很小的固定值。負(fù)載敏感變量泵與壓力補(bǔ)償閥配合使用可以實(shí)現(xiàn)單泵驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的獨(dú)立調(diào)速，各執(zhí)行元件不受外部負(fù)載變動(dòng)和其他執(zhí)行元件的干擾。由于LS調(diào)速系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)按需供油，同時(shí)也是按需供壓，是能量損失很小的調(diào)速方案。1.5 基本控制方式的組合及其應(yīng)用系統(tǒng)的壓力限制、原動(dòng)機(jī)的功率限制以及對執(zhí)行元件的可調(diào)速性，往往對同一臺(tái)機(jī)械的液壓系統(tǒng)是同時(shí)需要的，因此需要對多種控制方式進(jìn)行組合，以便使變量泵能夠滿足機(jī)械設(shè)備的復(fù)雜工況要求，控制方式的組合應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求而

8、定。圖1-8所示為力樂士(Rexroth)壓力切斷控制、功率控制和LS控制組合的輸出特性和具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。圖1-8 功率控制、壓力切斷控制和LS控制的組合圖1-8中，三個(gè)控制閥并聯(lián)連接，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)達(dá)到其中任一個(gè)限制條件時(shí)，對應(yīng)的控制閥動(dòng)作，使泵的排量減小，組合后的輸出特性如圖1-8a所示，兼具壓力切斷控制、功率控制和LS控制的特點(diǎn)，可以較好地滿足復(fù)雜工況的要求。分類方式二：按照液壓控制和電氣控制分類如下：2.1.液壓控制：2.1.1 壓力控制DRa.液壓原理圖 b.靜態(tài)特性曲線圖2.1 DR控制原理示意圖應(yīng)用：即使在流量變化的情況下，該壓力控制也能保持液壓系統(tǒng)中的壓力恒定。變量泵只提供執(zhí)行器所需

9、的液壓油。如果工作壓力超過壓力控制閥的設(shè)定壓力，泵的排量自動(dòng)擺回，知道壓力偏差被糾正為止。2.1.2兩點(diǎn)式變量，直接控制DGa.液壓原理圖 b.切換壓力曲線圖2.2 DG控制原理示意圖應(yīng)用：通過在油口x施加一外部切換壓力使變量泵達(dá)到最小擺角?？刂朴涂芍苯庸┙o控制活塞。2.1.3流量控制FR圖2.3 FR控制原理示意圖應(yīng)用：在液壓系統(tǒng)中保持恒定的流量 2.1.4恒功率控制LRa.液壓原理圖 b.靜態(tài)特性曲線圖2.4 LR控制原理示意圖應(yīng)用：功率是根據(jù)工作壓力調(diào)節(jié)泵的排量，使功率在恒定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速下保持預(yù)設(shè)的驅(qū)動(dòng)功率恒定。通過準(zhǔn)確控制功率特性雙曲線，得到最佳的功率利用。2.1.5與位置有關(guān)的液壓控制H

10、W圖2.5 HW控制原理示意圖應(yīng)用：改變轉(zhuǎn)動(dòng)銷的角度進(jìn)行流量（排量）的無級調(diào)節(jié)。2.1.6與先導(dǎo)壓力有關(guān)的液壓控制HDa.液壓原理圖 b.靜態(tài)特性曲線圖2.6 HD控制原理示意圖應(yīng)用：泵流量（排量）的無級調(diào)節(jié)與先導(dǎo)壓力有關(guān)，調(diào)節(jié)與所施加的先導(dǎo)壓力成正比。2.1.7液壓控制，與轉(zhuǎn)速有關(guān)DADA控制是一種與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或自動(dòng)行駛有關(guān)的控制系統(tǒng)。內(nèi)置DA控制閥芯產(chǎn)生一個(gè)與泵（發(fā)動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速成比例的先到壓力。該先到壓力通過一個(gè)由電磁鐵操作的3位4通換向閥傳至油泵的定位缸上。泵的排量在液流的各個(gè)方向均可無級調(diào)節(jié)，并同時(shí)受泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速和排油壓力的影響。液流方向（即機(jī)器向前或向后）由通電電磁鐵a或b控制。泵

11、的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速提高，DA閥芯產(chǎn)生的先導(dǎo)壓力也會(huì)增大，從而使泵的流量或壓力增大。根據(jù)所選擇泵的工作特性，系統(tǒng) 壓力升高使泵回?cái)[至較小排量。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，通過降低與壓力有關(guān)的泵的行程和降低先導(dǎo)壓力，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)過載保護(hù)的目的。圖2.7 DA控制原理示意圖2.2電氣控制2.2.1電氣兩點(diǎn)控制，帶開關(guān)電磁鐵EZ圖2.8 EZ控制原理示意圖2.2.2帶比例電磁鐵的電液控制EP a.液壓原理圖 b.靜態(tài)特性曲線或a.液壓原理圖 b.靜態(tài)特性曲線圖2.9EP控制原理示意圖應(yīng)用：對泵排量的調(diào)節(jié)與電磁鐵電流成比例2.2.3電液壓力控制（反比特性）EDa.液壓原理圖b.電流壓力特性曲線 c.靜態(tài)特性曲線圖2.10 EP控制原理示意圖應(yīng)用：泵的最大輸出壓力取決于輸入電磁鐵的電流。如果泵壓力下降到設(shè)定壓力以下，泵會(huì)增加排量，以便提高流量滿足系統(tǒng)要求。如果壓力達(dá)到設(shè)定壓力，泵會(huì)調(diào)節(jié)其排量以滿足系統(tǒng)所需要流量。調(diào)節(jié)電磁鐵的電流可無級調(diào)整最大系統(tǒng)壓力。由于反比例控制，泵在最大電磁鐵電流下為備用壓力，在零電流下則達(dá)到最大壓力。另：(以下分類采用統(tǒng)一樣本)1.DG，液壓控制，直動(dòng)式使用直動(dòng)式液壓控制，可通過在油口X1，X2直接在行程缸上施加液壓控制壓力來調(diào)節(jié)泵的排量。這樣，斜盤即在0和最大排量之間調(diào)節(jié)。每一個(gè)液流方向分配一個(gè)油口。2.EZ，電氣兩點(diǎn)控制，帶開關(guān)電磁鐵使用開關(guān)電磁鐵a和b通電或斷電，可有EZ的控制裝