電液比例容積控制PPT課件

1、電液比例容積控制1第四章第四章 電液比例容積控制電液比例容積控制v4.1 容積泵的基本控制方法容積泵的基本控制方法v4.2 比例排量變量泵和變量馬達(dá)比例排量變量泵和變量馬達(dá)v4.3 電液比例壓力調(diào)節(jié)型變量泵電液比例壓力調(diào)節(jié)型變量泵v4.4 電液比例流量調(diào)節(jié)型變量泵電液比例流量調(diào)節(jié)型變量泵v4.5 電液比例壓力和流量調(diào)節(jié)型變量泵電液比例壓力和流量調(diào)節(jié)型變量泵v4.6 二次靜壓調(diào)節(jié)技術(shù)二次靜壓調(diào)節(jié)技術(shù)電液比例容積控制24.1 容積泵的基本控制方法容積泵的基本控制方法 液壓泵和液壓馬達(dá)都是液壓系統(tǒng)中不可缺少的能源轉(zhuǎn)換元件，為液壓泵和液壓馬達(dá)都是液壓系統(tǒng)中不可缺少的能源轉(zhuǎn)換元件，為了節(jié)能的需要發(fā)展了變

2、量泵和變量馬達(dá)。但由于通常的手動(dòng)變量泵和了節(jié)能的需要發(fā)展了變量泵和變量馬達(dá)。但由于通常的手動(dòng)變量泵和馬達(dá)只能適應(yīng)一兩種設(shè)定的工況，不能或很難適應(yīng)在負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行馬達(dá)只能適應(yīng)一兩種設(shè)定的工況，不能或很難適應(yīng)在負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)比例變量或調(diào)壓。在這些場(chǎng)合下會(huì)導(dǎo)致能量損失或性能下降，尤連續(xù)比例變量或調(diào)壓。在這些場(chǎng)合下會(huì)導(dǎo)致能量損失或性能下降，尤其是在大功率及控制復(fù)雜、要求高的場(chǎng)合更是如此。而比例式和伺服其是在大功率及控制復(fù)雜、要求高的場(chǎng)合更是如此。而比例式和伺服式容積控制的變量泵和馬達(dá)能適應(yīng)各種場(chǎng)合的要求，能夠在工作狀態(tài)式容積控制的變量泵和馬達(dá)能適應(yīng)各種場(chǎng)合的要求，能夠在工作狀態(tài)下使液壓參數(shù)作快速而

3、頻繁的變化，從而使節(jié)能效果和控制水平大大下使液壓參數(shù)作快速而頻繁的變化，從而使節(jié)能效果和控制水平大大提高。更重要的是采用了比例容積控制以后，可以通過電氣技術(shù)進(jìn)行提高。更重要的是采用了比例容積控制以后，可以通過電氣技術(shù)進(jìn)行各種補(bǔ)償、校正、協(xié)調(diào)和適應(yīng)控制，從而獲得最大限度的性能提高和各種補(bǔ)償、校正、協(xié)調(diào)和適應(yīng)控制，從而獲得最大限度的性能提高和節(jié)能效果。節(jié)能效果。 電液比例容積控制3 比例變量泵和馬達(dá)按其控制方式可分為比例排量、比例壓力、比例比例變量泵和馬達(dá)按其控制方式可分為比例排量、比例壓力、比例流量和比例功率控制四大類。這四種類型都是在其相應(yīng)的手動(dòng)控制的基流量和比例功率控制四大類。這四種類型都是

4、在其相應(yīng)的手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以有必要先來考察一下變量泵的各種控制方式。礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以有必要先來考察一下變量泵的各種控制方式。 在液壓控制系統(tǒng)中，節(jié)流控制，或稱流阻控制是實(shí)現(xiàn)各種控制功能在液壓控制系統(tǒng)中，節(jié)流控制，或稱流阻控制是實(shí)現(xiàn)各種控制功能的基本手段。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、容易調(diào)節(jié)及控制精度高等優(yōu)的基本手段。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、容易調(diào)節(jié)及控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)產(chǎn)生壓力降并導(dǎo)致能耗。對(duì)節(jié)流調(diào)速控制系統(tǒng)的功率損失研究點(diǎn)，但會(huì)產(chǎn)生壓力降并導(dǎo)致能耗。對(duì)節(jié)流調(diào)速控制系統(tǒng)的功率損失研究表明，該系統(tǒng)的主要能量損失由兩部分組成：即將流損失和溢流損失。表明，該系統(tǒng)的主要能量損失由兩

5、部分組成：即將流損失和溢流損失。 上述能量損耗的原因究其本質(zhì)有兩個(gè)：流量不適應(yīng)上述能量損耗的原因究其本質(zhì)有兩個(gè)：流量不適應(yīng)過多的流量輸入過多的流量輸入系統(tǒng)；壓力不適應(yīng)系統(tǒng)；壓力不適應(yīng)供油壓力大于工作壓力，以補(bǔ)償節(jié)流壓降。解決供油壓力大于工作壓力，以補(bǔ)償節(jié)流壓降。解決這一問題的辦法是采用容積調(diào)速控制。為此，設(shè)計(jì)出了各種變量泵，變這一問題的辦法是采用容積調(diào)速控制。為此，設(shè)計(jì)出了各種變量泵，變量機(jī)構(gòu)及控制策略。量機(jī)構(gòu)及控制策略。電液比例容積控制4 流量適應(yīng)控制是指泵供給系統(tǒng)的流量自動(dòng)地與系統(tǒng)的需要相適應(yīng)，流量適應(yīng)控制是指泵供給系統(tǒng)的流量自動(dòng)地與系統(tǒng)的需要相適應(yīng)，它是為完全消除溢流損失而設(shè)計(jì)的。這種流

6、量供給系統(tǒng)由于消除了過剩它是為完全消除溢流損失而設(shè)計(jì)的。這種流量供給系統(tǒng)由于消除了過剩的流量，沒有溢流損失，提高了效率。流量適應(yīng)控制的基本辦法是采用的流量，沒有溢流損失，提高了效率。流量適應(yīng)控制的基本辦法是采用變量泵。以下是幾種較常見的流量適應(yīng)拄制變量泵。變量泵。以下是幾種較常見的流量適應(yīng)拄制變量泵。 由于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)既有節(jié)流損失，又存在溢流損失，用數(shù)學(xué)式可由于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)既有節(jié)流損失，又存在溢流損失，用數(shù)學(xué)式可表示為表示為1pPp qpq 式中式中 P液壓回路總損失。液壓回路總損失。4.1.1 流量適應(yīng)控制流量適應(yīng)控制 圖圖4-1 液壓回路功率損失液壓回路功率損失（4-1）電液比例容積控制5

7、（1）限壓式變量泵）限壓式變量泵 如圖如圖4-2a所示，該泵利用輸出壓力與參比彈簧反力的合力來推動(dòng)定子所示，該泵利用輸出壓力與參比彈簧反力的合力來推動(dòng)定子移動(dòng)，改變偏心距，即改變排量，并使排量總在與反饋壓力相應(yīng)的平衡位移動(dòng)，改變偏心距，即改變排量，并使排量總在與反饋壓力相應(yīng)的平衡位置上。其輸出的流量特性曲線置上。其輸出的流量特性曲線 l 以及調(diào)速閥流量特性曲線以及調(diào)速閥流量特性曲線 2 如圖如圖4-2b。最。最大輸出流量大輸出流量qmax可由限制定子的最大偏心距來給定。泵的工作點(diǎn)由曲線可由限制定子的最大偏心距來給定。泵的工作點(diǎn)由曲線 1與曲線與曲線 2 的交點(diǎn)確定，在的交點(diǎn)確定，在輕載時(shí)處于接

8、近水平的一輕載時(shí)處于接近水平的一段上段上(拐點(diǎn)拐點(diǎn)c之前之前) ，重載時(shí)，重載時(shí)處在斜線段上。圖中斜線處在斜線段上。圖中斜線段的斜率由參比彈簧剛度段的斜率由參比彈簧剛度決定。決定。圖圖4-2 限壓式變量泵限壓式變量泵電液比例容積控制6（2）流量敏感型變量泵）流量敏感型變量泵 流量敏感變量泵的工作原理如圖流量敏感變量泵的工作原理如圖4.3a所示。它與限壓式變量泵的所示。它與限壓式變量泵的區(qū)別僅僅是它以流量檢測(cè)信號(hào)代替了壓力直接反饋信號(hào)。當(dāng)沒有過剩區(qū)別僅僅是它以流量檢測(cè)信號(hào)代替了壓力直接反饋信號(hào)。當(dāng)沒有過剩流量時(shí)，流過液阻流量時(shí)，流過液阻 R 的流量為零，控制壓力的流量為零，控制壓力 p0也為零。

9、這時(shí)泵的輸出也為零。這時(shí)泵的輸出流量最大，作定量泵供油。當(dāng)有過剩流量流過時(shí)，流量信號(hào)轉(zhuǎn)為壓力流量最大，作定量泵供油。當(dāng)有過剩流量流過時(shí)，流量信號(hào)轉(zhuǎn)為壓力信號(hào)信號(hào)p0，然后和彈簧反力比較來確定偏心距。適當(dāng)選擇液阻，然后和彈簧反力比較來確定偏心距。適當(dāng)選擇液阻 R 可以把可以把控制壓力限制在低壓范圍，從而使參比彈簧的剛度減小。由于過剩的控制壓力限制在低壓范圍，從而使參比彈簧的剛度減小。由于過剩的流量先經(jīng)過溢流閥，而溢流閥的微小變動(dòng)就能引起調(diào)節(jié)作用，故這種流量先經(jīng)過溢流閥，而溢流閥的微小變動(dòng)就能引起調(diào)節(jié)作用，故這種流量敏感型變量泵同時(shí)具有恒壓泵的特性。流量敏感型變量泵同時(shí)具有恒壓泵的特性。電液比例容

10、積控制7圖圖4-3 流量敏感型變量泵流量敏感型變量泵 其壓力其壓力流量特性曲線如圖流量特性曲線如圖4.3b所示，顯然這種泵的拐點(diǎn)壓力及所示，顯然這種泵的拐點(diǎn)壓力及最大壓力均由溢流閥的手調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)確定。最大壓力均由溢流閥的手調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)確定。電液比例容積控制8（3）恒壓變量泵）恒壓變量泵 恒壓變量泵是指當(dāng)流量作適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)壓力變動(dòng)十分微小的變量恒壓變量泵是指當(dāng)流量作適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)壓力變動(dòng)十分微小的變量泵。泵。 從前兩節(jié)的分析中可知，要獲得恒壓的性質(zhì)，必須要盡量采用從前兩節(jié)的分析中可知，要獲得恒壓的性質(zhì)，必須要盡量采用弱剛度的彈簧來作參比對(duì)象。正加先導(dǎo)式溢流閥一樣，用壓差來與弱剛度的彈簧來作參比對(duì)象。正加

11、先導(dǎo)式溢流閥一樣，用壓差來與彈簧力平衡，其恒壓性能就較直動(dòng)式的好得多。恒壓變量泵也是利彈簧力平衡，其恒壓性能就較直動(dòng)式的好得多。恒壓變量泵也是利用這一原理來獲得壓力浮動(dòng)很小的恒壓性能的。用這一原理來獲得壓力浮動(dòng)很小的恒壓性能的。 圖圖4.4給出了這種泵的工作原理和性能曲線。在恒壓變量泵中設(shè)給出了這種泵的工作原理和性能曲線。在恒壓變量泵中設(shè)置兩個(gè)控制腔，利用兩端的壓力差來推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)作恢復(fù)平衡位置置兩個(gè)控制腔，利用兩端的壓力差來推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)作恢復(fù)平衡位置的運(yùn)動(dòng)，這樣彈簧剛度就可以較小。只要求彈簧能夠克服摩擦力，的運(yùn)動(dòng)，這樣彈簧剛度就可以較小。只要求彈簧能夠克服摩擦力，使泵在無壓時(shí)能處于最大排量的

12、狀態(tài)即可。使泵在無壓時(shí)能處于最大排量的狀態(tài)即可。電液比例容積控制9圖圖4.4 恒壓變量泵原理恒壓變量泵原理圖及其特性曲線圖及其特性曲線 工作原理：當(dāng)輸出壓力比減壓閥工作原理：當(dāng)輸出壓力比減壓閥 2 的調(diào)定壓力小時(shí)，減壓閥不起作的調(diào)定壓力小時(shí)，減壓閥不起作用。變量機(jī)構(gòu)用。變量機(jī)構(gòu) 3 液壓力平衡，在復(fù)位彈簧作用下處在排量最大位置。當(dāng)液壓力平衡，在復(fù)位彈簧作用下處在排量最大位置。當(dāng)泵的輸出壓力等于或超過調(diào)定壓力時(shí)，減壓閥閥芯向左移動(dòng)，使供油壓泵的輸出壓力等于或超過調(diào)定壓力時(shí)，減壓閥閥芯向左移動(dòng)，使供油壓力和變量機(jī)構(gòu)下腔部分與油箱接通。因此下腔壓力降低，變量機(jī)構(gòu)失去力和變量機(jī)構(gòu)下腔部分與油箱接通。因

13、此下腔壓力降低，變量機(jī)構(gòu)失去平衡。上腔液壓力推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)下移壓縮復(fù)位彈簧，直至重新取得力平平衡。上腔液壓力推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)下移壓縮復(fù)位彈簧，直至重新取得力平衡。與此同時(shí)，由于變量機(jī)構(gòu)的移動(dòng)使流量作適應(yīng)變化。衡。與此同時(shí)，由于變量機(jī)構(gòu)的移動(dòng)使流量作適應(yīng)變化。1調(diào)壓彈簧調(diào)壓彈簧 2三通減壓閥三通減壓閥 3變量機(jī)構(gòu)變量機(jī)構(gòu)電液比例容積控制104.1.2 壓力適應(yīng)控制壓力適應(yīng)控制 壓力適應(yīng)控制是指泵供給系統(tǒng)的壓力自動(dòng)地與系統(tǒng)的負(fù)載相適應(yīng)，壓力適應(yīng)控制是指泵供給系統(tǒng)的壓力自動(dòng)地與系統(tǒng)的負(fù)載相適應(yīng)，完全消除多余的壓力。壓力適應(yīng)控制可以由定量泵供油系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。這完全消除多余的壓力。壓力適應(yīng)控制可以由定量泵供油系

14、統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于負(fù)載速度變化不大，而負(fù)載變化幅度大且頻繁的工況，具有很好的對(duì)于負(fù)載速度變化不大，而負(fù)載變化幅度大且頻繁的工況，具有很好的節(jié)能效果。在定量泵壓力適應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)供油量超過需要量時(shí)，多余的節(jié)能效果。在定量泵壓力適應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)供油量超過需要量時(shí)，多余的流量不象定壓系統(tǒng)那樣從溢流閥中排走，也不象限壓變量泵那樣會(huì)迫使流量不象定壓系統(tǒng)那樣從溢流閥中排走，也不象限壓變量泵那樣會(huì)迫使系統(tǒng)壓力升高來減少輸出流量，而是從非恒定的流阻排出。此流阻的阻系統(tǒng)壓力升高來減少輸出流量，而是從非恒定的流阻排出。此流阻的阻值隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載和速度不同而變化。常見的壓力適應(yīng)控制系統(tǒng)有值隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載和速度不同

15、而變化。常見的壓力適應(yīng)控制系統(tǒng)有恒流源系統(tǒng)、旁路節(jié)流系統(tǒng)和負(fù)載壓力反饋回路。下面只介紹與比例變恒流源系統(tǒng)、旁路節(jié)流系統(tǒng)和負(fù)載壓力反饋回路。下面只介紹與比例變量泵關(guān)系最為密切的負(fù)載壓力反饋壓力適應(yīng)控制回路。量泵關(guān)系最為密切的負(fù)載壓力反饋壓力適應(yīng)控制回路。電液比例容積控制11（1）定差溢流型壓力適應(yīng)控制）定差溢流型壓力適應(yīng)控制 這種回路只需使溢流閥的彈簧腔接受負(fù)載壓力反饋信息，構(gòu)成壓差這種回路只需使溢流閥的彈簧腔接受負(fù)載壓力反饋信息，構(gòu)成壓差控制溢流閥，或稱定差溢流閥（圖控制溢流閥，或稱定差溢流閥（圖4.5a），就能使溢流閥失去恒阻抗流），就能使溢流閥失去恒阻抗流阻的性質(zhì)，成為一種與負(fù)載壓力相適應(yīng)

16、的非恒定流阻，從而使系統(tǒng)供油阻的性質(zhì)，成為一種與負(fù)載壓力相適應(yīng)的非恒定流阻，從而使系統(tǒng)供油壓力與負(fù)載需要相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。壓力與負(fù)載需要相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 若將節(jié)流閥的出口壓力作為反饋壓力，實(shí)質(zhì)上就構(gòu)成了一個(gè)溢流若將節(jié)流閥的出口壓力作為反饋壓力，實(shí)質(zhì)上就構(gòu)成了一個(gè)溢流節(jié)流型調(diào)速節(jié)流型調(diào)速閥閥(圖圖4.5b)。圖圖4.5a 定差溢流閥定差溢流閥 圖圖4.5b 溢流節(jié)流型調(diào)速閥溢流節(jié)流型調(diào)速閥 電液比例容積控制12（2 2）流量敏感型穩(wěn)流量變量泵）流量敏感型穩(wěn)流量變量泵 把定差溢流閥用于變量泵時(shí)可以解決由于壓力追隨內(nèi)泄漏和容性引把定差溢流閥用于變量泵時(shí)可以解決由于壓力追隨內(nèi)泄漏和容性引起的不穩(wěn)定問

17、題。把定差溢流節(jié)流閥的溢流信息，作為變量泵的變量信起的不穩(wěn)定問題。把定差溢流節(jié)流閥的溢流信息，作為變量泵的變量信號(hào)，向減小流量方向變化，就可以完全消除溢流量，又能保證輸出流量號(hào)，向減小流量方向變化，就可以完全消除溢流量，又能保證輸出流量不受外載的影響，構(gòu)成所謂穩(wěn)流量變量泵。不受外載的影響，構(gòu)成所謂穩(wěn)流量變量泵。 圖圖4.6所示為流量敏感型穩(wěn)流量變量泵的工作原理圖。它的特點(diǎn)是以所示為流量敏感型穩(wěn)流量變量泵的工作原理圖。它的特點(diǎn)是以流量檢測(cè)信號(hào)代替原來的壓力直接反饋。在工作壓力適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)，過剩流量檢測(cè)信號(hào)代替原來的壓力直接反饋。在工作壓力適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)，過剩的流量從溢流閥流走，溢流量的微小變化就能引起

18、泵的動(dòng)作，所以這種的流量從溢流閥流走，溢流量的微小變化就能引起泵的動(dòng)作，所以這種泵是流量敏感型的。實(shí)質(zhì)上此泵同時(shí)具有壓力適應(yīng)與流量適應(yīng)的性質(zhì)。泵是流量敏感型的。實(shí)質(zhì)上此泵同時(shí)具有壓力適應(yīng)與流量適應(yīng)的性質(zhì)。電液比例容積控制13圖圖4.6 流量敏感型穩(wěn)流量變量泵流量敏感型穩(wěn)流量變量泵電液比例容積控制144.1.3 功率適應(yīng)控制功率適應(yīng)控制 液壓功率由壓力與流量的乘積決定。無論是流量適應(yīng)或壓力適應(yīng)液壓功率由壓力與流量的乘積決定。無論是流量適應(yīng)或壓力適應(yīng)系統(tǒng)，都只能做到單參數(shù)適應(yīng)，因而都是不夠理想的能耗控制系統(tǒng)。系統(tǒng)，都只能做到單參數(shù)適應(yīng)，因而都是不夠理想的能耗控制系統(tǒng)。功率適應(yīng)動(dòng)力源系統(tǒng)，即壓力與流

19、量?jī)蓞?shù)同時(shí)正好滿足負(fù)載要求的功率適應(yīng)動(dòng)力源系統(tǒng)，即壓力與流量?jī)蓞?shù)同時(shí)正好滿足負(fù)載要求的系統(tǒng)才是理想的能耗控制系統(tǒng)。它能把能耗限制在最低的限度內(nèi)。事系統(tǒng)才是理想的能耗控制系統(tǒng)。它能把能耗限制在最低的限度內(nèi)。事實(shí)上，上一節(jié)中介紹的流量敏感型穩(wěn)流量變量泵就具有壓力與流量的實(shí)上，上一節(jié)中介紹的流量敏感型穩(wěn)流量變量泵就具有壓力與流量的適應(yīng)能力。采用這種泵的系統(tǒng)具有功率適應(yīng)性。適應(yīng)能力。采用這種泵的系統(tǒng)具有功率適應(yīng)性。 圖圖4.7所示為一種差壓式穩(wěn)流量變量葉片泵。泵的變量機(jī)構(gòu)由在定所示為一種差壓式穩(wěn)流量變量葉片泵。泵的變量機(jī)構(gòu)由在定子兩邊的兩個(gè)柱塞缸組成。定子的移動(dòng)靠?jī)蓚€(gè)柱塞缸上的液壓作用力子兩邊的兩

20、個(gè)柱塞缸組成。定子的移動(dòng)靠?jī)蓚€(gè)柱塞缸上的液壓作用力之差克服彈簧之差克服彈簧4的作用力來實(shí)現(xiàn)。所以這種泵稱之為差壓式變量泵。的作用力來實(shí)現(xiàn)。所以這種泵稱之為差壓式變量泵。電液比例容積控制15 采用此泵的系統(tǒng)采用此泵的系統(tǒng)既有壓力適應(yīng)的性質(zhì)，既有壓力適應(yīng)的性質(zhì)，又有流量適應(yīng)的性質(zhì)。又有流量適應(yīng)的性質(zhì)。圖圖4.7 差壓式穩(wěn)流量變量泵差壓式穩(wěn)流量變量泵1、3.左右變量諸塞；左右變量諸塞；2.節(jié)流閥；節(jié)流閥；4.參比彈簧；參比彈簧；5.安全閥安全閥電液比例容積控制16 圖圖4.8所示為一種較完善的功率適應(yīng)動(dòng)力源。其特點(diǎn)是泵的變所示為一種較完善的功率適應(yīng)動(dòng)力源。其特點(diǎn)是泵的變量機(jī)構(gòu)不是靠負(fù)載反饋信號(hào)直接控

21、制，而是通過一個(gè)三通減壓閥量機(jī)構(gòu)不是靠負(fù)載反饋信號(hào)直接控制，而是通過一個(gè)三通減壓閥作為先導(dǎo)閥來控制，因而具有先導(dǎo)控制的許多優(yōu)點(diǎn)，特別是靈敏作為先導(dǎo)閥來控制，因而具有先導(dǎo)控制的許多優(yōu)點(diǎn)，特別是靈敏度高，動(dòng)特性好。主節(jié)流閥的壓差被減壓閥的參比彈簧固定，因度高，動(dòng)特性好。主節(jié)流閥的壓差被減壓閥的參比彈簧固定，因此，通過主節(jié)流閥的流量?jī)H由其開口面積決定。改變開口面積可此，通過主節(jié)流閥的流量?jī)H由其開口面積決定。改變開口面積可使流量壓力特性曲線上下平移。調(diào)節(jié)減壓閥的彈簧預(yù)壓縮量可以使流量壓力特性曲線上下平移。調(diào)節(jié)減壓閥的彈簧預(yù)壓縮量可以改變拐點(diǎn)的壓力，即可使垂直段左右移動(dòng)，這樣便可適應(yīng)不同的改變拐點(diǎn)的壓力

22、，即可使垂直段左右移動(dòng)，這樣便可適應(yīng)不同的工況要求。工況要求。電液比例容積控制17圖4.8 功率適應(yīng)變量泵 （a）原理圖 （b）流量壓力特性曲線 電液比例容積控制184.1.4 恒功率控制恒功率控制 恒功率控制是使泵的總輸出功率具有與負(fù)載無關(guān)，維持恒定的性恒功率控制是使泵的總輸出功率具有與負(fù)載無關(guān)，維持恒定的性質(zhì)。因液壓功率質(zhì)。因液壓功率 P 為壓力為壓力 p 與流量與流量 q 的乘積，即的乘積，即Ppq。所以精確的。所以精確的恒功率控制中，流量與壓力的關(guān)系是壓力升高時(shí)，流量隨壓力呈雙曲恒功率控制中，流量與壓力的關(guān)系是壓力升高時(shí)，流量隨壓力呈雙曲線規(guī)律減小。如圖線規(guī)律減小。如圖4.9b所示曲線

23、。所示曲線。 圖圖4.9a所示為一種恒功率控制器的結(jié)構(gòu)原理圖?？刂破髦杏袃筛緸橐环N恒功率控制器的結(jié)構(gòu)原理圖?？刂破髦杏袃筛自谝黄鸬膹椈?，低壓時(shí)一根較軟的彈簧起作用，這時(shí)泵的輸出對(duì)應(yīng)套在一起的彈簧，低壓時(shí)一根較軟的彈簧起作用，這時(shí)泵的輸出對(duì)應(yīng)于于bc段，高壓時(shí)兩根彈簧同時(shí)接觸變量活塞。這時(shí)彈簧剛度變大，其段，高壓時(shí)兩根彈簧同時(shí)接觸變量活塞。這時(shí)彈簧剛度變大，其特件曲線對(duì)應(yīng)特件曲線對(duì)應(yīng)cd段。兩段合起來就能近似實(shí)現(xiàn)恒功率控制。段。兩段合起來就能近似實(shí)現(xiàn)恒功率控制。電液比例容積控制19圖圖4.9 恒功率控制變量泵恒功率控制變量泵a) 原理圖原理圖 b)特性曲線特性曲線電液比例容積控制20 圖圖

24、4.10 為力士樂型為力士樂型A7V恒功率變量泵的原理及結(jié)構(gòu)圖。變量活塞恒功率變量泵的原理及結(jié)構(gòu)圖。變量活塞7小端常通壓力油，壓力油經(jīng)流道小端常通壓力油，壓力油經(jīng)流道2作用在推桿作用在推桿5上。并作用在閥芯上。并作用在閥芯8上與上與調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮力比較。當(dāng)達(dá)到預(yù)調(diào)壓力之前，彈簧調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮力比較。當(dāng)達(dá)到預(yù)調(diào)壓力之前，彈簧4的項(xiàng)壓縮力及的項(xiàng)壓縮力及小端控制腔上的作用力使缸體保持在最大傾角位置。這時(shí)輸出流量為最小端控制腔上的作用力使缸體保持在最大傾角位置。這時(shí)輸出流量為最大。當(dāng)?shù)竭_(dá)控制起點(diǎn)壓力時(shí)，閥芯大。當(dāng)?shù)竭_(dá)控制起點(diǎn)壓力時(shí)，閥芯8被推桿推動(dòng)，使油腔被推桿推動(dòng)，使油腔a與與b接通，這接通，這

25、時(shí)差動(dòng)活塞帶動(dòng)缸體向傾角減小的方向移動(dòng)，直至變量活塞上的差動(dòng)作時(shí)差動(dòng)活塞帶動(dòng)缸體向傾角減小的方向移動(dòng)，直至變量活塞上的差動(dòng)作用力與彈簧用力與彈簧4上的壓縮力上的壓縮力(或彈簧或彈簧4與彈簧與彈簧6的合力的合力)平衡為止。這時(shí)輸出的平衡為止。這時(shí)輸出的流量隨壓力的增加而減小。其斜率由彈簧的組合剛度確定，流量流量隨壓力的增加而減小。其斜率由彈簧的組合剛度確定，流量壓力壓力曲線上圖中曲線曲線上圖中曲線abcd所示。調(diào)節(jié)螺釘所示。調(diào)節(jié)螺釘9，改變調(diào)壓彈簧的預(yù)壓緊力，可，改變調(diào)壓彈簧的預(yù)壓緊力，可以改變控制起點(diǎn)壓力以改變控制起點(diǎn)壓力pc的大小。的大小。電液比例容積控制21圖4.10 A7V恒功率變量泵原

26、理圖電液比例容積控制22 圖圖4-10 A7V4-10 A7V恒功率泵結(jié)構(gòu)圖恒功率泵結(jié)構(gòu)圖1.qmin限位螺釘；限位螺釘；2.控制油道；控制油道；3.柱塞；柱塞；4.一級(jí)彈簧；一級(jí)彈簧；5. 推桿；推桿；6. 二級(jí)彈簧；二級(jí)彈簧；7.變量活變量活塞；塞；8.控制閥；控制閥；9.控制起點(diǎn)調(diào)節(jié)螺絲；控制起點(diǎn)調(diào)節(jié)螺絲；10. qmax限位螺釘；限位螺釘；11. 配流盤；配流盤；12.缸體；缸體；電液比例容積控制234.2 比例排量變量泵和變量馬達(dá)比例排量變量泵和變量馬達(dá) 在一定轉(zhuǎn)速下，變量泵和馬達(dá)輸出或吸入的流量正比于排量。而在一定轉(zhuǎn)速下，變量泵和馬達(dá)輸出或吸入的流量正比于排量。而排量是由變量機(jī)構(gòu)的

27、位置來決定的，因此電液比例排量控制本質(zhì)上是排量是由變量機(jī)構(gòu)的位置來決定的，因此電液比例排量控制本質(zhì)上是個(gè)電液比例位置控制系統(tǒng)。它利用適當(dāng)?shù)碾妭€(gè)電液比例位置控制系統(tǒng)。它利用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)轉(zhuǎn)換裝置，通過液壓機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，通過液壓放大級(jí)對(duì)變量泵或馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置控制，使其排量與輸入信放大級(jí)對(duì)變量泵或馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置控制，使其排量與輸入信號(hào)成正比。這樣的控制稱為電液比例排量控制。號(hào)成正比。這樣的控制稱為電液比例排量控制。 雖然比例容積控制只是用比例電磁鐵和先導(dǎo)閥來取代手調(diào)變量機(jī)雖然比例容積控制只是用比例電磁鐵和先導(dǎo)閥來取代手調(diào)變量機(jī)構(gòu)，但這不僅是操作方式的不同，更重要的是能夠利用電氣控制來進(jìn)構(gòu)，

28、但這不僅是操作方式的不同，更重要的是能夠利用電氣控制來進(jìn)行各種壓力補(bǔ)償、流量補(bǔ)償以及功率的適應(yīng)控制，從而使控制水平大行各種壓力補(bǔ)償、流量補(bǔ)償以及功率的適應(yīng)控制，從而使控制水平大大提高。大提高。電液比例容積控制24 圖圖4.11所示的是幾種常見的比例排量調(diào)節(jié)方案。比例排量調(diào)節(jié)所示的是幾種常見的比例排量調(diào)節(jié)方案。比例排量調(diào)節(jié)的方式按反饋信號(hào)的類型分為三種，即位移直接反饋式，位移的方式按反饋信號(hào)的類型分為三種，即位移直接反饋式，位移力力反饋式和位移反饋式和位移電反饋式。圖中壓力油輸入處電反饋式。圖中壓力油輸入處 p 可以接內(nèi)部或外部可以接內(nèi)部或外部壓力油。圖中的比例閥可以是直動(dòng)式的，有時(shí)需要先導(dǎo)式的

29、，使獲壓力油。圖中的比例閥可以是直動(dòng)式的，有時(shí)需要先導(dǎo)式的，使獲得足夠大的推力。也可用機(jī)械力代替控制力，必要時(shí)可以用手動(dòng)，得足夠大的推力。也可用機(jī)械力代替控制力，必要時(shí)可以用手動(dòng)，這時(shí)就相當(dāng)于手動(dòng)變量式定量泵。變量缸內(nèi)設(shè)有對(duì)中彈簧，以便在這時(shí)就相當(dāng)于手動(dòng)變量式定量泵。變量缸內(nèi)設(shè)有對(duì)中彈簧，以便在無信號(hào)時(shí)回到無流量狀態(tài)，圖無信號(hào)時(shí)回到無流量狀態(tài)，圖 a 所示為一種單向變量機(jī)構(gòu)，圖所示為一種單向變量機(jī)構(gòu)，圖 b 和和 c 可以用于雙向變量。可以用于雙向變量。電液比例容積控制25a) 位移直接反饋式b) 位移力反饋式圖4.11 比例排量調(diào)節(jié)電液比例容積控制26c) 位移電反饋式圖4.11 比例排量調(diào)

30、節(jié)電液比例容積控制274.2.1 位移直接反饋式比例排量調(diào)節(jié)位移直接反饋式比例排量調(diào)節(jié) 位移直接反饋式比例變量泵是在手動(dòng)伺服變量泵的基礎(chǔ)上增設(shè)比例位移直接反饋式比例變量泵是在手動(dòng)伺服變量泵的基礎(chǔ)上增設(shè)比例控制電控制電機(jī)械轉(zhuǎn)換部件而構(gòu)成的。機(jī)械轉(zhuǎn)換部件而構(gòu)成的。 在這種變量方式中，變量活塞跟蹤先在這種變量方式中，變量活塞跟蹤先導(dǎo)閥芯的位移而定位。可見變量活塞的行程與先導(dǎo)閥芯的行程相等。導(dǎo)閥芯的位移而定位?？梢娮兞炕钊男谐膛c先導(dǎo)閥芯的行程相等。（1）位移宜接反饋式比例排量調(diào)）位移宜接反饋式比例排量調(diào) 它是在手動(dòng)伺服變量泵的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在這種變量方式中、它是在手動(dòng)伺服變量泵的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

31、。在這種變量方式中、變量活塞跟蹤先導(dǎo)閥芯的位移而定位，其行程與導(dǎo)閥芯的行程相等。下變量活塞跟蹤先導(dǎo)閥芯的位移而定位，其行程與導(dǎo)閥芯的行程相等。下面將要介紹的三種比例排量調(diào)節(jié)變量泵都是在國(guó)產(chǎn)面將要介紹的三種比例排量調(diào)節(jié)變量泵都是在國(guó)產(chǎn)CYl41型手動(dòng)伺服型手動(dòng)伺服變量泵的基礎(chǔ)上，增設(shè)比例控制電變量泵的基礎(chǔ)上，增設(shè)比例控制電機(jī)械轉(zhuǎn)換部件而構(gòu)成的。所以先要機(jī)械轉(zhuǎn)換部件而構(gòu)成的。所以先要了解一下了解一下CYl4l型手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)的工作原理。型手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)的工作原理。電液比例容積控制28 如圖如圖4.12所示是一種常用的伺服變量機(jī)構(gòu)，它是由一個(gè)雙邊控制所示是一種常用的伺服變量機(jī)構(gòu)，它是由一個(gè)雙邊控

32、制滑閥和差動(dòng)活塞缸組成的一個(gè)位置伺服控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的供油取滑閥和差動(dòng)活塞缸組成的一個(gè)位置伺服控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的供油取自泵本身?；钊《饲蛔员帽旧??；钊《饲?(直徑直徑D2)常通來自液壓泵的壓力油，而大端腔常通來自液壓泵的壓力油，而大端腔7中的油壓力受滑閥中的油壓力受滑閥5的位置控制。當(dāng)輸入一個(gè)位移信號(hào)的位置控制。當(dāng)輸入一個(gè)位移信號(hào)x以后，滑閥以后，滑閥上部的開口打開、高壓油注便流入上腔上部的開口打開、高壓油注便流入上腔7(直徑直徑D1)，上腔面積比下腔大，上腔面積比下腔大，所以合力向下，使活塞產(chǎn)生對(duì)所以合力向下，使活塞產(chǎn)生對(duì)x的跟隨運(yùn)動(dòng)的跟隨運(yùn)動(dòng)y，直到，直到y(tǒng)x為止為止(這時(shí)上部的閥

33、口重新關(guān)閉這時(shí)上部的閥口重新關(guān)閉)。這時(shí)斜盤已產(chǎn)生了一個(gè)傾角增量。這時(shí)斜盤已產(chǎn)生了一個(gè)傾角增量a，使，使流量發(fā)生正比于輸入信號(hào)流量發(fā)生正比于輸入信號(hào)x的變化。當(dāng)拉桿上移時(shí)，大腔經(jīng)通道的變化。當(dāng)拉桿上移時(shí)，大腔經(jīng)通道8接接通回油腔通回油腔9，活塞在小端腔推力作用下上移，規(guī)律與下移時(shí)相同。，活塞在小端腔推力作用下上移，規(guī)律與下移時(shí)相同。電液比例容積控制29圖4.12 機(jī)液伺服變量機(jī)構(gòu)a)伺服機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 b)滑閥放大圖 c)液壓伺服機(jī)構(gòu)職能符號(hào)1.活塞小端油腔; 2.先導(dǎo)閥進(jìn)油通道; 3.差動(dòng)活塞;4.閥套;5.滑閥;6.拉桿;7.活塞大瑞油腔;8.大端油腔控制油通道;9.回油腔電液比例容積控制30

34、圖4.13 電液伺服變量機(jī)構(gòu)1.伺服電動(dòng)機(jī)；2.螺旋機(jī)構(gòu)；3.變量機(jī)構(gòu)；4.斜盤機(jī)構(gòu)（2） 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例排量調(diào)節(jié)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例排量調(diào)節(jié) 伺服電動(dòng)機(jī)輸出的是轉(zhuǎn)角，而伺服滑閥需要的伺服電動(dòng)機(jī)輸出的是轉(zhuǎn)角，而伺服滑閥需要的是直線位移。因此，利用伺服電動(dòng)機(jī)作電是直線位移。因此，利用伺服電動(dòng)機(jī)作電機(jī)械轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)換元件時(shí)需要加上一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)。下圖就是這樣的換元件時(shí)需要加上一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)。下圖就是這樣的一種控制方式。這種變量泵控制精度很高，工作可一種控制方式。這種變量泵控制精度很高，工作可靠，能與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)共同工作，實(shí)現(xiàn)遙控比例靠，能與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)共同工作，實(shí)現(xiàn)遙控比例變量。實(shí)際上這種泵就是電液伺服

35、變量泵。變量。實(shí)際上這種泵就是電液伺服變量泵。電液比例容積控制31（3） 比例減壓閥控制的比例排量調(diào)節(jié)變量泵比例減壓閥控制的比例排量調(diào)節(jié)變量泵 采用比例減壓閥輸出的液壓油來推動(dòng)伺服閥的閥芯，實(shí)現(xiàn)電液比采用比例減壓閥輸出的液壓油來推動(dòng)伺服閥的閥芯，實(shí)現(xiàn)電液比例排量調(diào)節(jié)，這樣比例電磁鐵的行程就不受變量活塞的行程限劇。如例排量調(diào)節(jié)，這樣比例電磁鐵的行程就不受變量活塞的行程限劇。如圖所示，手動(dòng)伺服變量泵上增設(shè)電液比例減壓閥圖所示，手動(dòng)伺服變量泵上增設(shè)電液比例減壓閥 2，操縱缸，操縱缸 3 。其控。其控制精度及靈敏度不如電液伺服變量泵，但其抗污染力強(qiáng)，價(jià)格低廉，制精度及靈敏度不如電液伺服變量泵，但其抗污

36、染力強(qiáng)，價(jià)格低廉，工作可靠，對(duì)許多機(jī)械的遠(yuǎn)程控制是很理想的。工作可靠，對(duì)許多機(jī)械的遠(yuǎn)程控制是很理想的。圖圖4.14 電液比例排量調(diào)電液比例排量調(diào)節(jié)變量機(jī)構(gòu)節(jié)變量機(jī)構(gòu)1.液動(dòng)伺服閥液動(dòng)伺服閥2.比例減壓閥比例減壓閥3.操縱缸操縱缸4.變量機(jī)構(gòu)變量機(jī)構(gòu)5.柱塞泵柱塞泵電液比例容積控制324.2.2 位移位移力反饋式比例排量調(diào)節(jié)變量泵力反饋式比例排量調(diào)節(jié)變量泵 由于位置直接反饋式中反饋量是變量活塞的位移，它必須采用伺服由于位置直接反饋式中反饋量是變量活塞的位移，它必須采用伺服閥來進(jìn)行位置比較。而伺服閥的制造工藝要求很高。而且為了驅(qū)動(dòng)伺服閥來進(jìn)行位置比較。而伺服閥的制造工藝要求很高。而且為了驅(qū)動(dòng)伺服閥

37、，往往需要增加一級(jí)先導(dǎo)級(jí)，又使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了成本。采用位閥，往往需要增加一級(jí)先導(dǎo)級(jí)，又使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了成本。采用位移移力反饋的控制方式來使變量活塞定位，可使變量機(jī)構(gòu)的控制得到大力反饋的控制方式來使變量活塞定位，可使變量機(jī)構(gòu)的控制得到大大的簡(jiǎn)化。大的簡(jiǎn)化。 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理: 我國(guó)引進(jìn)生產(chǎn)的力士樂型我國(guó)引進(jìn)生產(chǎn)的力士樂型A7V斜軸式軸向柱塞泵就是一種位移斜軸式軸向柱塞泵就是一種位移力力反饋式的比例排量調(diào)節(jié)變量泵，如圖反饋式的比例排量調(diào)節(jié)變量泵，如圖4.15示。示。電液比例容積控制33圖4.15 位移力反饋式比例排量調(diào)節(jié)變量泵原理圖電液比例容積控制34 泵的排量與輸入控制電流成

38、正比?？稍诠ぷ餮h(huán)中無級(jí)地按程泵的排量與輸入控制電流成正比。可在工作循環(huán)中無級(jí)地按程序來控制泵的排量。無控制電流時(shí)，該泵在壓力在復(fù)位彈簧的作用序來控制泵的排量。無控制電流時(shí)，該泵在壓力在復(fù)位彈簧的作用下返回原位，當(dāng)有信號(hào)電流時(shí)，比例電磁鐵下返回原位，當(dāng)有信號(hào)電流時(shí)，比例電磁鐵10產(chǎn)生推力，通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生推力，通過調(diào)節(jié)套筒套筒9和推桿和推桿7作用于控制閥上。當(dāng)作用于控制閥上。當(dāng)10產(chǎn)生的推力足以克服起點(diǎn)調(diào)節(jié)產(chǎn)生的推力足以克服起點(diǎn)調(diào)節(jié)彈簧彈簧3和反饋撣簧和反饋撣簧8的預(yù)壓縮力的總和時(shí)，閥芯的預(yù)壓縮力的總和時(shí)，閥芯4位移使位移使a、b控制腔控制腔接通。變量活塞接通。變量活塞5從最小排量位置向增大排量的

39、方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變從最小排量位置向增大排量的方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變量。與此同時(shí)，在移動(dòng)中不斷壓縮反饋彈簧，直至彈簧上的壓縮力量。與此同時(shí)，在移動(dòng)中不斷壓縮反饋彈簧，直至彈簧上的壓縮力略大于電磁力時(shí)，先導(dǎo)芯開始關(guān)閉，并終于完全關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)位移略大于電磁力時(shí)，先導(dǎo)芯開始關(guān)閉，并終于完全關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)位移力反饋，使活塞定位在與輸入信號(hào)成正比的新位置上。力反饋，使活塞定位在與輸入信號(hào)成正比的新位置上。電液比例容積控制35圖圖4.16 A7V 比例排量調(diào)節(jié)變量泵結(jié)構(gòu)比例排量調(diào)節(jié)變量泵結(jié)構(gòu)1.最小流量限位螺釘;2.調(diào)節(jié)螺釘帶護(hù)罩;3.控制起點(diǎn)調(diào)節(jié)彈簧;4.控制閥5.控制活塞;6.端蓋;7.推桿;8.反饋彈簧;9.調(diào)節(jié)套

40、筒;10.比例電磁鐵;11.最大流量限位螺釘12.配流盤;13.缸體;a.變量活塞小腔（通常壓力油）;b.變量活塞大腔（控制腔）電液比例容積控制364.2.3 位移位移電反饋型比例排量調(diào)節(jié)電反饋型比例排量調(diào)節(jié) 位移位移電反饋式排量調(diào)節(jié)把帶有排量信息的斜軸電反饋式排量調(diào)節(jié)把帶有排量信息的斜軸(斜盤斜盤)的傾角或變的傾角或變量活塞的直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并把此信號(hào)反饋到輸入端由電控器進(jìn)量活塞的直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并把此信號(hào)反饋到輸入端由電控器進(jìn)行處理。最后得出控制排量改變的信息，如圖所示。行處理。最后得出控制排量改變的信息，如圖所示。1.雙向變量泵雙向變量泵2.位移傳感器位移傳感器3.輸入信號(hào)電

41、位器輸入信號(hào)電位器4.電控器電控器5.雙向變量機(jī)構(gòu)雙向變量機(jī)構(gòu)6.三位四通比例換向閥三位四通比例換向閥7.先導(dǎo)油泵先導(dǎo)油泵圖圖4.17 位移位移電反饋型比例排量調(diào)節(jié)電反饋型比例排量調(diào)節(jié)電液比例容積控制37 因?yàn)槭请p向變量機(jī)構(gòu)，需要采用輔助先導(dǎo)泵向比例閥供油，使在主因?yàn)槭请p向變量機(jī)構(gòu)，需要采用輔助先導(dǎo)泵向比例閥供油，使在主泵的排量為零的位置下變量機(jī)構(gòu)仍能可靠工作。變量機(jī)構(gòu)由彈簧對(duì)中，泵的排量為零的位置下變量機(jī)構(gòu)仍能可靠工作。變量機(jī)構(gòu)由彈簧對(duì)中，控制失效時(shí)，通過比例閥的中位節(jié)流口實(shí)現(xiàn)油液體積平衡而回零。控制失效時(shí)，通過比例閥的中位節(jié)流口實(shí)現(xiàn)油液體積平衡而回零。 該系統(tǒng)流量隨壓力升高有較大的負(fù)偏差，

42、這是由于泵的泄漏流量該系統(tǒng)流量隨壓力升高有較大的負(fù)偏差，這是由于泵的泄漏流量qL引起的?？梢姡壤帕空{(diào)節(jié)雖然可以通過電氣信號(hào)來控制泵的輸引起的?？梢姡壤帕空{(diào)節(jié)雖然可以通過電氣信號(hào)來控制泵的輸出流量，但因負(fù)載變化以及泄漏等因素引起的流量變化無法得到抑制和出流量，但因負(fù)載變化以及泄漏等因素引起的流量變化無法得到抑制和補(bǔ)償。所以，比例排量調(diào)節(jié)的流量得不到精確的控制。當(dāng)需要精確控制補(bǔ)償。所以，比例排量調(diào)節(jié)的流量得不到精確的控制。當(dāng)需要精確控制時(shí)就要采用比例流量調(diào)節(jié)變量泵。時(shí)就要采用比例流量調(diào)節(jié)變量泵。電液比例容積控制384.3 電液比例壓力調(diào)節(jié)型變量泵電液比例壓力調(diào)節(jié)型變量泵4.3.1 工作原理

43、及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu) 電液比例壓力調(diào)節(jié)型變量泵是一種帶負(fù)載壓力反饋的變量泵，其電液比例壓力調(diào)節(jié)型變量泵是一種帶負(fù)載壓力反饋的變量泵，其特點(diǎn)是利用負(fù)載壓力變化信息作為泵本身變量的控制信號(hào)。泵的出口特點(diǎn)是利用負(fù)載壓力變化信息作為泵本身變量的控制信號(hào)。泵的出口壓力代表了負(fù)載大小的信息。當(dāng)它低于設(shè)定壓力時(shí)，象定量泵一樣工壓力代表了負(fù)載大小的信息。當(dāng)它低于設(shè)定壓力時(shí)，象定量泵一樣工作，輸出最大流量。當(dāng)工作壓力等于設(shè)定壓力時(shí)，它按變量泵工作。作，輸出最大流量。當(dāng)工作壓力等于設(shè)定壓力時(shí)，它按變量泵工作。這時(shí)泵輸出的流量隨工作壓力的變化下降很快。任何工作壓力的微小這時(shí)泵輸出的流量隨工作壓力的變化下降很快。任何

44、工作壓力的微小變化都將引起泵較大流量變化，從而對(duì)壓力提供了一種反向變化的補(bǔ)變化都將引起泵較大流量變化，從而對(duì)壓力提供了一種反向變化的補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載壓力大于設(shè)定壓力時(shí)，泵的輸出流量迅速減小到僅償。當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載壓力大于設(shè)定壓力時(shí)，泵的輸出流量迅速減小到僅能維持各處的內(nèi)、外泄漏，且維持設(shè)定壓力不變?？梢娺@種變量泵具能維持各處的內(nèi)、外泄漏，且維持設(shè)定壓力不變。可見這種變量泵具有流量適應(yīng)的特點(diǎn)，在泵作流量適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)，工作壓力變動(dòng)很小，基有流量適應(yīng)的特點(diǎn)，在泵作流量適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)，工作壓力變動(dòng)很小，基本保持不變。本保持不變。電液比例容積控制39 泵的最大供油能力由其最大排量決定，而泵的出口壓力由比例電泵的

45、最大供油能力由其最大排量決定，而泵的出口壓力由比例電磁鐵的控制電流來設(shè)定。因這種泵完全消除了流量過剩，而輸出壓力磁鐵的控制電流來設(shè)定。因這種泵完全消除了流量過剩，而輸出壓力又可根據(jù)工況隨時(shí)重新設(shè)定，因而有很好的節(jié)能效果。這種泵又可根據(jù)工況隨時(shí)重新設(shè)定，因而有很好的節(jié)能效果。這種泵是流量適應(yīng)的，它無需設(shè)置溢流閥，但應(yīng)加入安全閥來確保安全。是流量適應(yīng)的，它無需設(shè)置溢流閥，但應(yīng)加入安全閥來確保安全。 用比例溢流閥代替手調(diào)用比例溢流閥代替手調(diào)溢流閥，它就成了一種直接控溢流閥，它就成了一種直接控制式的比例壓力調(diào)節(jié)型的變量制式的比例壓力調(diào)節(jié)型的變量泵，如右圖所示。泵，如右圖所示。圖圖4.18 直接控制式的

46、比例壓力調(diào)節(jié)型的變量泵直接控制式的比例壓力調(diào)節(jié)型的變量泵電液比例容積控制40 如果用比例溢流閥代替先導(dǎo)控制中的手調(diào)機(jī)構(gòu)就成了先導(dǎo)控制式如果用比例溢流閥代替先導(dǎo)控制中的手調(diào)機(jī)構(gòu)就成了先導(dǎo)控制式的比例壓力變量泵，如下圖所示。直接控制式的壓力調(diào)節(jié)泵，由于參的比例壓力變量泵，如下圖所示。直接控制式的壓力調(diào)節(jié)泵，由于參比彈簧剛度較大，泵的特性有較大的調(diào)壓偏差。比彈簧剛度較大，泵的特性有較大的調(diào)壓偏差。圖圖4.19 比例先導(dǎo)壓力調(diào)節(jié)變量葉片泵比例先導(dǎo)壓力調(diào)節(jié)變量葉片泵電液比例容積控制414.3.2 先導(dǎo)式比例壓力調(diào)節(jié)變量葉片泵的特性分析先導(dǎo)式比例壓力調(diào)節(jié)變量葉片泵的特性分析 變量葉片泵的定子環(huán)由兩個(gè)控制柱

47、塞保持在一定的位置上，較變量葉片泵的定子環(huán)由兩個(gè)控制柱塞保持在一定的位置上，較大的一個(gè)控制柱塞由一軟彈簧支持，其有效面積為小的兩倍。彈簧大的一個(gè)控制柱塞由一軟彈簧支持，其有效面積為小的兩倍。彈簧的推力應(yīng)在零壓力時(shí)足以克服各種摩擦力，把定子推至最大偏心位的推力應(yīng)在零壓力時(shí)足以克服各種摩擦力，把定子推至最大偏心位置。因此泵起動(dòng)時(shí)能給出最大流量。直到輸出壓力達(dá)到設(shè)定的拐點(diǎn)置。因此泵起動(dòng)時(shí)能給出最大流量。直到輸出壓力達(dá)到設(shè)定的拐點(diǎn)壓力為止，它按定量泵工作。其后便按變量泵工作。壓力為止，它按定量泵工作。其后便按變量泵工作。 當(dāng)液壓反饋力小于設(shè)定壓力當(dāng)液壓反饋力小于設(shè)定壓力p0和彈簧和彈簧ks1的預(yù)緊力時(shí)

48、，控制閥芯的預(yù)緊力時(shí)，控制閥芯關(guān)閉關(guān)閉(見圖見圖4-19) ，大柱塞腔不通回油，定子處在極左位置。這時(shí)泵的，大柱塞腔不通回油，定子處在極左位置。這時(shí)泵的輸出流量為輸出流量為電液比例容積控制42（1）動(dòng)態(tài)特性）動(dòng)態(tài)特性 根據(jù)上述變量葉片泵的工作原理，可寫出泵與流量、工作壓力有根據(jù)上述變量葉片泵的工作原理，可寫出泵與流量、工作壓力有關(guān)的諸數(shù)學(xué)式。為簡(jiǎn)便忽略有關(guān)的庫(kù)侖摩擦以及油液壓縮性的影響和關(guān)的諸數(shù)學(xué)式。為簡(jiǎn)便忽略有關(guān)的庫(kù)侖摩擦以及油液壓縮性的影響和液動(dòng)力。液動(dòng)力。qmaxlqk ek p式中式中 kq 泵的流量常數(shù)泵的流量常數(shù)(單位偏心距產(chǎn)生的理論流量單位偏心距產(chǎn)生的理論流量)，其值由泵的幾何參

49、，其值由泵的幾何參 數(shù)決定；數(shù)決定； kl泵的泄漏系數(shù)；泵的泄漏系數(shù)； emax定子的最大偏心距。定子的最大偏心距。 當(dāng)液壓反饋力當(dāng)液壓反饋力p(工作壓力工作壓力)大于設(shè)定壓力大于設(shè)定壓力p0以及彈簧頂緊力的合力時(shí)，以及彈簧頂緊力的合力時(shí)，控制閥芯右移并在控制閥芯右移并在S處開啟，使大腔與回油相通，控制壓力處開啟，使大腔與回油相通，控制壓力pc下降，定子下降，定子向右移動(dòng)，偏心距變小，葉片泵改變流量，并保持壓力不變。向右移動(dòng)，偏心距變小，葉片泵改變流量，并保持壓力不變。（4-2）電液比例容積控制431.泵的輸出流量方程泵的輸出流量方程pmaxle()qVdpqk exk pdt式中式中 x定子

50、從零位算起的位移；定子從零位算起的位移； Vp泵出口處及管道容積；泵出口處及管道容積； e油液的體積彈性模數(shù)。油液的體積彈性模數(shù)。2.定子受力平衡方程定子受力平衡方程21c2c12ssfd xdxpAp AMBk x FFdtdt式中式中 A1,A2變量泵小端和大端控制柱塞截面積；變量泵小端和大端控制柱塞截面積； M定子移動(dòng)的質(zhì)量；定子移動(dòng)的質(zhì)量； Bc定子移動(dòng)時(shí)的粘性阻力系數(shù)；定子移動(dòng)時(shí)的粘性阻力系數(shù)； ks1,Fs定子復(fù)位彈簧剛度及預(yù)緊力；定子復(fù)位彈簧剛度及預(yù)緊力； Ff定子摩擦阻力。定子摩擦阻力。（4-3）（4-4）電液比例容積控制443.通過節(jié)流口通過節(jié)流口S和阻尼孔的連續(xù)方程和阻尼孔

51、的連續(xù)方程1d10c2()qC App2d2c2qC Wyp12qq式中式中 q1通過節(jié)流孔通過節(jié)流孔A0的流量；的流量； A0,Cd1節(jié)流孔節(jié)流孔A0的過流面積及其流量系數(shù)的過流面積及其流量系數(shù) pc變量泵大腔控制壓力；變量泵大腔控制壓力； q2,Cd2通過節(jié)流口通過節(jié)流口3的流量及其流量系數(shù)；的流量及其流量系數(shù)； W控制閥的面積梯度；控制閥的面積梯度； 油液的密度。油液的密度。（4-5）（4-6）（4-7）電液比例容積控制454.控制閥芯的力平衡方程控制閥芯的力平衡方程2R0R0s202()d ydypAp AmBkyydtdt式中式中 AR控制閥芯面團(tuán)積；控制閥芯面團(tuán)積； p設(shè)定壓力；設(shè)

52、定壓力； m 閥芯質(zhì)量；閥芯質(zhì)量； B0閥芯粘阻系數(shù)；閥芯粘阻系數(shù)； ks2調(diào)節(jié)彈簧剛度；調(diào)節(jié)彈簧剛度； y0彈簧預(yù)壓縮量。彈簧預(yù)壓縮量。 忽賂比例溢流閥的動(dòng)態(tài)影響，僅認(rèn)為設(shè)定壓力忽賂比例溢流閥的動(dòng)態(tài)影響，僅認(rèn)為設(shè)定壓力 p0和輸入電流和輸入電流 i 成成比例，設(shè)比例，設(shè) Ke為電流為電流壓力增益則輸人方程為壓力增益則輸人方程為0epK i（4-8）（4-9）電液比例容積控制46 以上各方程就反映了比例壓力泵的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)以上各方程取增以上各方程就反映了比例壓力泵的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)以上各方程取增量，線性化后求拉普拉斯變換可得如下各方程量，線性化后求拉普拉斯變換可得如下各方程()pqLcVqK XK

53、s pB 21c2ce2()pAp AMsskXqc1c2()cK YKkp 式中式中222/qdcqKC Wpy2221/2dcccC WypqKpp d10cc1cc()/2()C AppqKppp（4-10）（4-11）（4-12）電液比例容積控制47200s2R1()ppmsB skYA0epK I于是得到比例壓力變量泵的方框圖如圖所示。于是得到比例壓力變量泵的方框圖如圖所示。圖圖4.20 傳遞函數(shù)方框圖傳遞函數(shù)方框圖 其中，其中，v ,v分別為控制閥和變量泵定子的固有頻率；分別為控制閥和變量泵定子的固有頻率；v ,p分別為分別為控制閥和變量泵定子的無因次阻尼系數(shù)；控制閥和變量泵定子的

54、無因次阻尼系數(shù)；1為崩出口容積腔頻率。為崩出口容積腔頻率。（4-13）（4-14）電液比例容積控制48（2）靜態(tài)特性）靜態(tài)特性 靜態(tài)特性是指泵的流量與壓力，功率與壓力及效率與壓力之間的關(guān)靜態(tài)特性是指泵的流量與壓力，功率與壓力及效率與壓力之間的關(guān)系。相應(yīng)的靜態(tài)特性方程為系。相應(yīng)的靜態(tài)特性方程為max()qLqk exk p12vlsfPApAk xFFfyFK p12()qcccK yKKp 200()sRkppyyA式中式中 Ky與壓力有關(guān)的摩擦系數(shù)。與壓力有關(guān)的摩擦系數(shù)。令令式中式中 y0控制閥的彈簧預(yù)壓縮量。控制閥的彈簧預(yù)壓縮量。（4-15）（4-16）（4-17）（4-18）（4-19）

55、電液比例容積控制49由以上四個(gè)式子，消去中間變量求得泵的靜態(tài)特性方程：由以上四個(gè)式子，消去中間變量求得泵的靜態(tài)特性方程：2s2s00s1 max1212RqqR2s11ys1s2c1c2q()()qqRssccLKK A AkqFpyk ekkKKAKK A Ak KAApkkKKK（4-20）qR2s2s00s2c1c2RcqR21ys2c1c2()()K A AkFpykKKApK A AAAkKK 上述方程是在控制閥芯取得力平衡后才適用，因此它對(duì)應(yīng)特性曲上述方程是在控制閥芯取得力平衡后才適用，因此它對(duì)應(yīng)特性曲線的傾斜段線的傾斜段(圖圖4-21)，而式，而式(4-2)對(duì)應(yīng)泵的不變量段的特性

56、。整條特性對(duì)應(yīng)泵的不變量段的特性。整條特性曲線如圖曲線如圖4-21中的中的 p-q 曲線所示。曲線中曲線所示。曲線中C點(diǎn)的壓力稱為設(shè)定壓力點(diǎn)的壓力稱為設(shè)定壓力 pc(拐點(diǎn)壓力拐點(diǎn)壓力)，利用式，利用式(4-2)和和(4-20)的流量相等可求出的流量相等可求出 pc。（4-21）電液比例容積控制50q.流量壓力曲線；流量壓力曲線；p1.最大輸出時(shí)的功率；最大輸出時(shí)的功率；p2.零行程時(shí)的功率輸出零行程時(shí)的功率輸出 從圖中可見，在從圖中可見，在ppc的區(qū)域內(nèi)，功率特性與定量泵相同，在的區(qū)域內(nèi)，功率特性與定量泵相同，在ppc區(qū)域內(nèi)，輸出功率急劇下降，直至到達(dá)零行程功率曲線。因此該泵用于區(qū)域內(nèi)，輸出功

57、率急劇下降，直至到達(dá)零行程功率曲線。因此該泵用于保壓系統(tǒng)時(shí)，具有很好的節(jié)能效果。保壓系統(tǒng)時(shí)，具有很好的節(jié)能效果。圖圖4.21 比例壓力變量泵的靜態(tài)特性曲線比例壓力變量泵的靜態(tài)特性曲線電液比例容積控制51 比例流量調(diào)節(jié)型變量泵是一種穩(wěn)流量型的自動(dòng)變量泵，它的輸出比例流量調(diào)節(jié)型變量泵是一種穩(wěn)流量型的自動(dòng)變量泵，它的輸出流量與負(fù)載無關(guān)，且正比于輸入電信號(hào)。雖然比例排量變量泵的輸出流量與負(fù)載無關(guān)，且正比于輸入電信號(hào)。雖然比例排量變量泵的輸出流量也有正比于輸入信號(hào)的功能，但由于負(fù)載變化所引起的泄漏，液流量也有正比于輸入信號(hào)的功能，但由于負(fù)載變化所引起的泄漏，液容的影響無法得到自動(dòng)補(bǔ)償。因此排量調(diào)節(jié)控制不

58、能保證流量的穩(wěn)定容的影響無法得到自動(dòng)補(bǔ)償。因此排量調(diào)節(jié)控制不能保證流量的穩(wěn)定性。相反，比例流量調(diào)節(jié)型變量泵以流量為控制對(duì)象，在泵作壓力適性。相反，比例流量調(diào)節(jié)型變量泵以流量為控制對(duì)象，在泵作壓力適應(yīng)變比時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)償流量的變化，維持穩(wěn)流量。但由于它的恒流量性應(yīng)變比時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)償流量的變化，維持穩(wěn)流量。但由于它的恒流量性質(zhì)是靠容積節(jié)流實(shí)現(xiàn)的，大流量時(shí)，其節(jié)流損失不容忽視。質(zhì)是靠容積節(jié)流實(shí)現(xiàn)的，大流量時(shí)，其節(jié)流損失不容忽視。 圖圖4.22為比例流量調(diào)節(jié)型變量泵的職能符號(hào)和半結(jié)構(gòu)原理圖。將該為比例流量調(diào)節(jié)型變量泵的職能符號(hào)和半結(jié)構(gòu)原理圖。將該圖與流量敏感型穩(wěn)流量變量泵相比較可知，除用比例節(jié)流閥代替手調(diào)圖

59、與流量敏感型穩(wěn)流量變量泵相比較可知，除用比例節(jié)流閥代替手調(diào)節(jié)流閥外，其它是完全相同的，所以它們的工作原理也完全相同。節(jié)流閥外，其它是完全相同的，所以它們的工作原理也完全相同。4.4 電液比例流量調(diào)節(jié)型變量泵電液比例流量調(diào)節(jié)型變量泵電液比例容積控制52圖4.22 比例流量調(diào)節(jié)變量泵1.變量葉片泵;2.安全閥;3.比例節(jié)流閥;4.固定阻尼孔;5.控制閥電液比例容積控制534.4.1 穩(wěn)流量調(diào)節(jié)控制原理穩(wěn)流量調(diào)節(jié)控制原理 如上圖所示。在設(shè)定的安全壓力范圍內(nèi)，泵的全部流量通過由電如上圖所示。在設(shè)定的安全壓力范圍內(nèi)，泵的全部流量通過由電氣設(shè)定的節(jié)流孔氣設(shè)定的節(jié)流孔 3。對(duì)于任一設(shè)定開口量，壓降與通過的流

60、量成正比。對(duì)于任一設(shè)定開口量，壓降與通過的流量成正比。因此，該壓降是泵流量的一個(gè)度量信息。該壓降由泵控制裝置保持恒因此，該壓降是泵流量的一個(gè)度量信息。該壓降由泵控制裝置保持恒定。控制閥芯定?？刂崎y芯5兩端作用著比例節(jié)流孔兩端作用著比例節(jié)流孔3的進(jìn)出口壓力。出口壓力與閥的進(jìn)出口壓力。出口壓力與閥芯右端彈簧腔相通。彈簧通常調(diào)定在某一壓縮量下，達(dá)一彈簧力決定芯右端彈簧腔相通。彈簧通常調(diào)定在某一壓縮量下，達(dá)一彈簧力決定了通過比例節(jié)流孔的壓降。這一壓降應(yīng)使控制閥在控制邊了通過比例節(jié)流孔的壓降。這一壓降應(yīng)使控制閥在控制邊 S 處有處有0.05mm左右的開口量，使保持小量溢流。通過調(diào)整這一壓差，對(duì)任何左右的