變量泵的原理及應(yīng)用

1、1.1液壓變量泵（馬達(dá)）的發(fā)展簡況、現(xiàn)狀和應(yīng)用1.1.1簡述液壓變量泵及變量馬達(dá)能在變量控制裝置的作用下能夠根據(jù)工作的需要在一定范圍內(nèi) 調(diào)整輸出特性，這一特點(diǎn)已被廣泛地應(yīng)用在眾多的液壓設(shè)備中，如：恒流控制、恒壓控制、 恒速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。采用變量泵（馬達(dá)）系統(tǒng)，具有 顯著的節(jié)能效果，近年來使用越來越廣泛，而且新的結(jié)構(gòu)和控制方式發(fā)展迅速，各個(gè)生產(chǎn) 廠也在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，用以滿足液 壓系統(tǒng)自動(dòng)控制的不斷發(fā)展需要。使用液壓系統(tǒng)的目的在于可使某一執(zhí)行對(duì)象以預(yù)定的速度向正反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。 此時(shí)，為調(diào)節(jié)速度需進(jìn)行節(jié)流，致使能量有所損失，并導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，為此需采 用變量泵實(shí)現(xiàn)

2、容積控制。使用變量泵進(jìn)行位置和速度控制時(shí)，能量損耗最小。正確地 使用和調(diào)節(jié)泵的流量，可使其只排出滿足負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度需要的流量，而使用定量泵時(shí) 只有部分流量供給負(fù)載，其余的流量需要旁通至油箱。此外，為了在不增加管路阻力的條件下提高液壓馬達(dá)的速度，也有必要為減少液 壓馬達(dá)的排量而采用變量馬達(dá)。表1-1三大類泵的主要應(yīng)用現(xiàn)狀類別類型應(yīng)用優(yōu)勢(shì)應(yīng)用弱點(diǎn)主要應(yīng)用領(lǐng)域齒輪泵外嚙合式使用壓力在21MPa以下，價(jià)格低，體積小，污染敏感度相對(duì)低，允許轉(zhuǎn)速較高效率最低，不能變量，噪聲較大，最大變量比其它兩種形式小農(nóng)業(yè)機(jī)械內(nèi)嚙合式（模塊自吸性好噪音低，流量振動(dòng)小，擺線式在液壓馬達(dá)方面優(yōu)勢(shì)價(jià)格高于外嚙合，性能在主要方面改

3、善工程機(jī)械式、擺線式）更強(qiáng)不突出，生產(chǎn)廠商少，可選擇性差噪音低,價(jià)格明顯低于柱塞泵，泵芯插裝式使維修簡捷，連不能變量，最低轉(zhuǎn)速有限制（不允許低于葉片泵雙作用式接口可選擇或調(diào)整，應(yīng)用壓力在28MPa以下，可與柱塞泵競爭，聯(lián)軸器連接容易，使用壽命長600r/mi n），價(jià)格中等塑料機(jī)械機(jī)床單作用式變量中價(jià)格最低，只要壓力符合應(yīng)優(yōu)選，但一般只用于恒壓變量應(yīng)用壓力很低，一般在 10MPa左右，最高使用壓力才18MPa，目前采用漸少，幾鍛壓機(jī)械乎被淘汰使用壓力超過31.5MPa，變量形式豐富，能實(shí)現(xiàn)價(jià)格貴，自吸性差，對(duì)污染敏感，維變量的智能化與網(wǎng)絡(luò)化，通軸型式便于與回路組合，護(hù)維修要求高斜盤式在結(jié)構(gòu)上可

4、與任何其它型式組合，易獲大流量高轉(zhuǎn)柱塞泵軸向式速，外形尺寸小，便于布置 （功率質(zhì)量比大），總效率高工程機(jī)械運(yùn)輸機(jī)械冶金機(jī)械斜軸式使用壓力是所有泵中最高的，排量大，轉(zhuǎn)速高，排量大，轉(zhuǎn)速高，這三項(xiàng)性能均優(yōu)于其它類型泵，可用于閉式回路不能通軸，外形尺寸大，回路組合與安裝布置不便，維修拆卸要求較高徑向式使用壓力可超過斜軸泵，可通徑，壽命最長，變量型式與斜軸式相當(dāng)，在液壓馬達(dá)方面優(yōu)勢(shì)明顯外徑偏大，允許轉(zhuǎn)速偏低，在某種情況下不便于安裝布置排量類型型式齒輪式模型樣式容積排量外嚙合齒輪泵定量內(nèi)嚙合齒輪泵定量圓弧齒輪泵定量葉片式柱塞式齒輪泵蝸輪齒輪泵葉片泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵螺桿泵定量1單作用式定量/變量雙作用

5、式定量偏心缸式定量/變量偏心軸式定量/變量斜盤式定量/變量斜軸式定量/變量圖1-1三大類泵的變量調(diào)節(jié)1.1.2葉片變量泵（馬達(dá)）的研發(fā)歷史和發(fā)展根據(jù)密封工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周吸、排油次數(shù)的不同，葉片泵分為兩類，即完 成一次吸、排油的單作用葉片泵和完成兩次吸、排油的雙作用葉片泵。根據(jù)葉片泵輸 出流量是否可調(diào)，又可分為定量葉片泵和變量葉片泵，雙作用葉片泵均為定量泵。根 據(jù)葉片變量泵的工作特性不同可分為限壓式、恒壓式和恒流量式三類，其中限壓式應(yīng) 用較多。恒壓式變量泵一般系單作用泵。該泵的定子可以沿一定方向作平衡運(yùn)動(dòng)，以改變 定子與轉(zhuǎn)子之間的偏心距，即改變泵的流量。它的變量機(jī)能由泵內(nèi)的壓力反饋伺服裝

6、置控制，能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載流量的需要并維持恒定的工作壓力。在工作中，還可根據(jù)要 求調(diào)節(jié)其恒定壓力值。因此，在使用該泵的系統(tǒng)中，實(shí)際工況相當(dāng)于定量泵加溢流閥, 且沒有多余的油液從系統(tǒng)中流過，使能耗和溫升都大大降低，縮小了泵站的體積。該 泵如與比例電磁閥匹配，可以在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多工作點(diǎn)自動(dòng)控制。限壓式變量葉片泵有內(nèi)反饋式和外反饋式兩種。內(nèi)反饋式變量泵的操縱力來自泵 本身的排油壓力，外反饋式是借助于外部的反饋柱塞實(shí)現(xiàn)反饋的。限壓式變量葉片泵具有壓力調(diào)整裝置和流量調(diào)整裝置。泵的輸出流量可根據(jù)負(fù)載 變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于泵調(diào)定的壓力時(shí)流量會(huì)減少，使功率損失降為最低， 其輸出功率與負(fù)載工作速度和負(fù)載大小相

7、適應(yīng)，具有高效、節(jié)能、安全可靠等特點(diǎn)， 特別適用于作容積調(diào)速液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力源。先導(dǎo)式帶壓力補(bǔ)償?shù)淖兞咳~片泵允許根 據(jù)系統(tǒng)要求自動(dòng)調(diào)節(jié)其流量，可在滿足工作要求的同時(shí)降低能耗。壓力補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?理是：在先導(dǎo)壓力作用下，被控柱塞移動(dòng)，從而使泵的定子在某一位置平衡。當(dāng)輸出 壓力與先導(dǎo)壓力相等時(shí)，定子向中心移動(dòng)，并使輸出流量滿足工作要求。在輸出流量 為零的情況下，泵的輸出為補(bǔ)償泄漏和提供先導(dǎo)壓力油，而系統(tǒng)壓力保持不變。補(bǔ)償 器的響應(yīng)時(shí)間非常短，不會(huì)產(chǎn)生壓力超調(diào)。葉片馬達(dá)和葉片泵一樣，也有單作用式和雙作用式之分。由于單作用式液壓馬達(dá) 的偏心量小，容積效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故一般所用的液壓馬達(dá)都是雙作用式的。

8、因此， 變量葉片馬達(dá)很少在工業(yè)上使用。1.1.2.2 軸向柱塞泵（馬達(dá)）的發(fā)展歷史（ 1）彎軸或軸向柱塞泵（馬達(dá)）這是漢斯 托馬（Hans Thoma）1940年的發(fā)明。此后于1946年，他又對(duì)缸體的同步驅(qū) 動(dòng)進(jìn)行了改進(jìn)，將萬向接頭改為連桿方式，將閥板由平面改成球面。最近，博世力士 樂（Bosch Rexroth）公司又推出了將連桿與柱塞組成一體的采用錐形柱塞（柱塞桿裝在密封部上 ）的改進(jìn)型式。該發(fā)明自問世以來60多年間內(nèi)不斷進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為各領(lǐng)域最廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。目前只有博世力士樂公司生產(chǎn)變量彎軸泵，主要品種有A7V系列，排量為201000mL/r，最高壓力為35MPa，變量角為18

9、°該公司還開發(fā)了 A7VO系列泵，該泵為 錐形連桿活塞式，排量為 281000mL/r，最高壓力為40MPa。在A7V和A7VO基礎(chǔ)上，博世力士樂公司還開發(fā)了A6V和A6VM變量馬達(dá)。此外，林德公司也生產(chǎn)BMV/R型變量彎軸馬達(dá)，但最大排量只有50.260.3mL/r ,額定壓力為 42MPa，最高壓力為50MPa，供小型液壓設(shè)備閉式回路用。目前，北京華德液壓集團(tuán)有 限公司、上海液壓泵廠、貴陽 501 廠等生產(chǎn)博世力士樂的彎軸泵和馬達(dá)。彎軸泵和馬達(dá) 的發(fā)展趨勢(shì)如下。1）由于結(jié)構(gòu)原因，彎軸泵不能帶輔助泵，因此只能作為開式回路用泵；此外，由 于彎軸泵的變量機(jī)構(gòu)帶動(dòng)缸體一起擺動(dòng)，因此變量的

10、響應(yīng)速度較低。2）作為變量泵，由于其制造工藝復(fù)雜，成本較高，因此，排量在250mL/r以下的變量泵正逐步喪失競爭優(yōu)勢(shì)，但大排量泵還非其莫屬。3）無論定量還是變量馬達(dá)， 特別是彎軸角 40°的錐形連桿活塞結(jié)構(gòu)， 由于其具有起 動(dòng)和傳遞轉(zhuǎn)矩大的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，有較好的發(fā)展前途。（ 2）斜盤式軸向柱塞泵與馬達(dá)這是對(duì)1905年哈維 威廉（Harvey Williams）和雷諾茲 詹尼（Reynolds Janney）發(fā)明的 軸式液壓傳動(dòng)裝置進(jìn)行改進(jìn)后得到的，結(jié)構(gòu)更加簡單的變量泵與變量馬達(dá)，1950年后已開始了大量生產(chǎn)。與斜軸式相比，它體積小、重量輕，具有良好的排量控制響應(yīng)性 能，所以在各種液壓泵中

11、的應(yīng)用日益擴(kuò)大。斜盤式軸向柱塞泵與馬達(dá)還可以有輕型與 重載之分。1 ） 輕型軸向柱塞泵和馬達(dá)。2 ）重載斜盤泵和馬達(dá)重載斜盤泵和馬達(dá)是指用于工作條件較惡劣、負(fù)載重、額定壓力為31.542MPa、最高壓力為4050MPa結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的斜盤泵和馬達(dá)。閉式回路用斜盤泵與馬達(dá)系統(tǒng)。它廣泛地用于工程和建設(shè)機(jī)械。其特點(diǎn)是泵上 裝有補(bǔ)油泵，泵和液壓馬達(dá)上共同裝有閉式系統(tǒng)用全套集成閥，用戶只要連接兩根管道，就能使該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，如振動(dòng)壓路機(jī)、水泥攪拌車等就廣泛采用這種系統(tǒng)。最早生 產(chǎn)這種產(chǎn)品的是美國薩澳（SAUER）公司其產(chǎn)品為20系列泵與馬達(dá)系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代 中期，上海高壓油泵廠引進(jìn)了美國薩澳（SAUER）

12、20系列泵與馬達(dá)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，薩澳（SAUER）公司已在上海浦東合資生產(chǎn)最新的90系列泵與馬達(dá)系統(tǒng)。目前，世界上已經(jīng)有多家公司生產(chǎn)這類泵與馬達(dá)閉式系統(tǒng)。其中比較著名的有美 國伊頓（Eaton）公司、丹尼遜（Denison）公司，德國的博世力士樂公司、林德公司等。其 中美國公司都是斜盤泵-斜盤馬達(dá)閉式系統(tǒng)，德國博世力士樂公司是斜盤泵一彎軸馬達(dá) 閉式系統(tǒng)，而林德公司既有斜盤泵一斜盤馬達(dá)閉式系統(tǒng)，也有斜盤泵一彎軸馬達(dá)閉式 系統(tǒng)。我國貴州力源液壓件廠也生產(chǎn)薩澳（SAUER）20系列泵與馬達(dá)閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)用斜盤泵通常，開式系統(tǒng)泵相對(duì)于閉式系統(tǒng)泵有更高的要求，要求其有較好的自吸能力，較低的噪聲和較多的變

13、量型式，所以閉式系統(tǒng)泵一般不能用于開 式系統(tǒng)。然而，閉式系統(tǒng)泵生產(chǎn)廠家為了降低成本，提高泵的零件通用化程度，往往 在閉式系統(tǒng)泵的基礎(chǔ)上派生出開式系統(tǒng)泵，如博世力士樂公司的A4SVO開式系統(tǒng)泵就是由閉式系統(tǒng)泵A4V基礎(chǔ)上開發(fā)出來的；林德公司HPR202系列開式系統(tǒng)泵是 HPV202閉式系統(tǒng)泵的改進(jìn)產(chǎn)品。我國目前大量生產(chǎn)的CY型軸向柱塞泵也屬于開式系統(tǒng)重載斜盤泵。（3）徑向變量泵和馬達(dá)在泵體內(nèi)兩側(cè)裝有大、小控制柱塞，壓力油通過泵體上的油道，一路進(jìn)入小控制 柱塞，另一路通過變量機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）產(chǎn)生一壓降后，再進(jìn)入大控制柱塞腔。泵工作 時(shí)可通過調(diào)整變量控制機(jī)構(gòu)，使大小控制柱塞在水平方向上移動(dòng)定子，來改變

14、偏心距 的大小，從而達(dá)到變量的目的。柱塞泵的容積效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流量均勻性好，噪聲低，工作壓力高等優(yōu) 點(diǎn)，但柱塞泵對(duì)液壓油的污染較敏感，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高。-ITT-憑壓氏注巨壓至畳一 遍械憶例負(fù)載墩感雯瑩交童皿工一 口說扳比例恒壓交量-時(shí)-手功負(fù)戟報(bào)感燮呈-笛干動(dòng)價(jià)服變重L n恒功辜麥重1.1.5發(fā)展趨勢(shì)電子排量泵是當(dāng)前正在開發(fā)的一種液壓泵變量控制的方式，其控制原理可見圖1-2及圖1-3。圖1-2電子排量泵的控制原理控制手柄或進(jìn)控、光童辛謹(jǐn)感器I也例控制酒壓泵圭機(jī)動(dòng)圖1-3電子排量泵控制方框圖電子排量泵已由各世界著名液壓廠商供應(yīng)市場(chǎng)，它能適應(yīng)恒壓、負(fù)載敏感與恒功 率等各種變量要求。對(duì)于需

15、要精確平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)與復(fù)雜控制的場(chǎng)合，電子排量泵提供了一 個(gè)平臺(tái)，用于控制泵的輸出壓力、輸出流量以及輸出功率?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào) 節(jié)系統(tǒng)也可進(jìn)一步發(fā)展利用此平臺(tái)。電子排量控制（EDC）可接受PLC或計(jì)算機(jī)（工控裝置）的控制信號(hào)，同時(shí)泵的內(nèi)部還有傳感器將泵斜盤位置反饋到比例閥的放大器。智能控 制完全可以融合在其中，從而提高控制的精確性、穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)能與系統(tǒng)控制的雙 重效果。電子排量泵實(shí)質(zhì)上是對(duì)泵的變量機(jī)構(gòu)作位置閉環(huán)控制，根據(jù)系統(tǒng)控制要求， 利用所設(shè)置的智能控制算法 （如采用自適應(yīng)控制等）來達(dá)到應(yīng)用的目的。這些算法可通過 將其軟件程序固化在電子控制器內(nèi)或者與上位計(jì)算機(jī)相互通信，使液壓泵具有恒壓力、

16、 恒流量及恒功率等全部功能。目前這種液壓泵的性能可以達(dá)到滯環(huán)<±1%、重復(fù)精度<±0.5%及線性度<±2% EDC （電控變量）。其不僅為系統(tǒng)控制，無論是電控、遙控、 光控帶來了硬件基礎(chǔ)，也對(duì)液壓系統(tǒng)的控制增加了信息處理的手段。網(wǎng)絡(luò)裝置也可以 建立在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)系統(tǒng)中的液壓泵進(jìn)行下列控制或通信：1）對(duì)設(shè)備具有遠(yuǎn)程通信功能。2）通過遠(yuǎn)程設(shè)備用戶可以啟用軟件調(diào)整泵的有關(guān)參數(shù)。3）通過遠(yuǎn)程設(shè)備對(duì)液壓泵進(jìn)行調(diào)試以及故障診斷。4）對(duì)泵的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集及數(shù)據(jù)下載。1.2.2容積泵（馬達(dá)）變量調(diào)節(jié)的基本原理與特點(diǎn)變量調(diào)節(jié)的主要目的是控制系統(tǒng)的

17、流量。在工程實(shí)踐中，與流量有關(guān)的問題，可 以從兩個(gè)不同的角度來考察與分析。第一，從系統(tǒng)的角度，考察與分析系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。這里，常將流量控制系統(tǒng)區(qū)分為以下幾種。（1）閥控（節(jié)流調(diào)速）系統(tǒng) 定量泵與各種控制閥配合進(jìn)行調(diào)速控制。其特點(diǎn)是響應(yīng)快，可進(jìn)行微小流量調(diào)節(jié)，但能量損失大，效率低，多用于小功率場(chǎng)合。（2）泵控（容積調(diào)速）系統(tǒng) 由各種變量泵與相關(guān)變量控制閥配合進(jìn)行調(diào)速控制，其特點(diǎn)是能量損失小，效率高，并能實(shí)現(xiàn)多種功能的復(fù)合控制，如恒壓、恒流、p+q+P（ P功率）等；盡管響應(yīng)速度較慢，但已能滿足大部分工業(yè)應(yīng)用的要求。（3）變轉(zhuǎn)速控制以往常指由電發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵的情況，轉(zhuǎn)速的變化往往處于被動(dòng)狀

18、態(tài)。近10年來采用交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制，即通過改變變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 來改變定量泵的輸出流量，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化相比，具有主動(dòng)變速的特點(diǎn)。與常規(guī)的 閥控、泵控系統(tǒng)相比，其基本特點(diǎn)是，既有泵控系統(tǒng)節(jié)能的特色，又接近閥控系統(tǒng)的快速性。目前，主要是受到定量泵可能的最低轉(zhuǎn)速（小流量區(qū)）和最高可能轉(zhuǎn)速（大流量區(qū)）的限制，以及大功率變頻器可靠性與經(jīng)濟(jì)性的制約。第二，考察與分析液壓泵本身的變量控制，對(duì)應(yīng)于第一的（2），這屬于本書討論的范疇。容積調(diào)節(jié)變量泵的基本類型是排量調(diào)節(jié)泵，它能在任一給定的工作壓力下，實(shí)現(xiàn) 排量與輸入信號(hào)成比例的控制功能。由于泵的容積效率隨工作壓力升高而降低，故這 種泵的輸出流量得不到

19、精確的控制。請(qǐng)注意的是，排量調(diào)節(jié)泵也可以稱為變排量泵， 甚至直接稱為變量泵。在20世紀(jì)6070年代，一般工程技術(shù)人員概念中的變量泵，就是指的變排量泵。造成這種認(rèn)識(shí)主要有兩方面的原因，一方面，像恒壓泵、恒流泵 等這類“泵的基本參數(shù)能按一定規(guī)律自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變化的變量泵”問世不久，人們不甚了 解；另一方面，有的研究人員認(rèn)為，這類泵功能的實(shí)現(xiàn)，最后還是依靠排量的變化來 達(dá)到。到20世紀(jì)末，一般都已接受了從不同的角度，將變量泵進(jìn)行必要的分類，特別 是從功能上進(jìn)行分類，以便正確了解其原理與特性，組成在特性、節(jié)能等方面與實(shí)際 工程系統(tǒng)的要求相適應(yīng)的液壓控制回路?，F(xiàn)今，變量控制機(jī)構(gòu)多種多樣，可以從不同角度進(jìn)行分類

20、，表1-2所示是常見的分類方法。表1-2容積調(diào)節(jié)變量泵的分類按外部操縱方式手動(dòng)，機(jī)動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)，電液控制屬于外加信號(hào)控制變量按調(diào)節(jié)方式排量，壓力（恒壓），流量（恒流）， 恒功率，各種復(fù)合控制泵的基本參數(shù)按一定規(guī)律自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變化按適應(yīng)性控制功率匹配，負(fù)載敏感，負(fù)載適應(yīng)包括與負(fù)載的適應(yīng)，與原動(dòng)機(jī)的適應(yīng)排量調(diào)節(jié)是只利用變量機(jī)構(gòu)的位置控制作用，使泵的排量與輸入信號(hào)成比例。在 表1-2中，還有壓力調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)，其是分別針對(duì)泵的輸出參數(shù)壓力、流 量或功率進(jìn)行控制，為此要利用泵的出口壓力或反映流量的壓差與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，然后通過變量機(jī)構(gòu)的位置作用來確定泵的排量。這三種控制功能實(shí)際上都是在排量控

21、 制的基礎(chǔ)上，提出特定調(diào)節(jié)要求而運(yùn)行的。實(shí)際上，各種所謂的適應(yīng)控制，說到底，也是通過各種反饋?zhàn)饔?，依靠自?dòng)改變 泵的排量來達(dá)到。所以，可以說泵的變量控制是一個(gè)位置控制系統(tǒng)。1.4 典型的液壓變量泵（馬達(dá)）的變量調(diào)節(jié)方式與分類方法變量泵（馬達(dá)）可以通過排量調(diào)節(jié)來適應(yīng)復(fù)雜工況要求，這個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)使其得 到廣泛使用。變量泵（馬達(dá)）只有排量一個(gè)被控對(duì)象，在采用不同的控制方式時(shí)，可 以使變量泵（馬達(dá)）具有不同的輸出特性。應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合，選用相適應(yīng)的變 量控制形式，以便獲得合適的輸出特性。目前變量泵的生產(chǎn)廠家眾多，控制方式多樣。 總結(jié)現(xiàn)有各種變量泵（馬達(dá)）的控制方式及其實(shí)現(xiàn)形式，并對(duì)它們的特性和應(yīng)用

22、場(chǎng)合 進(jìn)行研究是十分必要的，這對(duì)于液壓系統(tǒng)的開發(fā)與創(chuàng)新具有指導(dǎo)意義，也可以指導(dǎo)新 型變量泵的開發(fā)設(shè)計(jì)。液壓變量泵（馬達(dá)）的變量控制方式多種多樣，按照操縱方式不同，有手動(dòng)、機(jī) 動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、比例、伺服、氣動(dòng) 及其它們 之間的復(fù)合操縱方式等，按變量控制方 式分有壓力控制、流量控制、功率控制、負(fù)載敏感控制、功率限制控制、轉(zhuǎn) 矩限制控制以及由 它 們組合形成的多種復(fù)合控制方式等。按照是否有反饋可以分為開環(huán)和閉環(huán) 控制，閉環(huán)控制又有恒壓、 恒流、 恒功率和負(fù)載敏感的適應(yīng)性控制等。 液壓變量泵 （馬 達(dá) ）控 制方式的優(yōu)劣已經(jīng)成為了衡量其品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。同時(shí)變量泵（馬達(dá)）的 變量控制方式已經(jīng)開始向信

23、息化方向大步邁進(jìn)，利用計(jì)算機(jī)豐富的功能拓展變量泵的 控制性能，以更好 地 與負(fù)載匹配，實(shí)現(xiàn)更多的和更高的性能。表 1-4表 1-14給出了液壓變量泵和液壓變量馬達(dá)最常用的變量調(diào)節(jié)方式分類以及 它們的特性曲線。各種調(diào)節(jié)方式的區(qū)別如下：（ 1）控制回 路的類型 指開式回路還是閉式回路，變量泵也因此分開式回路變量 泵和閉式回路變量泵。通常，開式系統(tǒng)泵相對(duì)于閉式系統(tǒng)泵有更多的要求，例如要求 其有較好的自吸能力，較低的噪聲和較多的變量型式，所以閉式系統(tǒng)泵一般不能用于 開式系統(tǒng)。然而，閉式系統(tǒng)泵生產(chǎn)廠家為了降低成本，提高泵的零件通用化程度，往 往在閉式系統(tǒng)泵的基礎(chǔ)上派生出開式系統(tǒng)用泵，如博世力士樂A4SV

24、0開式系統(tǒng)泵就是由閉式系統(tǒng)泵A4V基礎(chǔ)上發(fā)展 來的；林德HPR202系列開式系統(tǒng)泵是HPV202閉式系統(tǒng)泵 的改進(jìn)產(chǎn)品。我國目前大量生產(chǎn)的 CY 型軸向泵也是屬于開式系統(tǒng)重載斜盤泵。（2）傳 遞動(dòng)力的 不同（液壓式或機(jī)械式 ） 液壓式通過改變先導(dǎo)控制壓力來控制泵 的排量；壓力改變，排量也跟著改變。機(jī)械式往往靠通過手動(dòng)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪經(jīng)過轉(zhuǎn)角位移變換，驅(qū)動(dòng)泵的變量機(jī)構(gòu)。（ 3）控制方式 （直動(dòng)式或先導(dǎo)式 ） 原理類似于溢流閥的先導(dǎo)控制和直接控制，采 用先導(dǎo)控制可以節(jié)省控制功率，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（ 4）運(yùn)行曲線 （定位和可調(diào)式 ） 實(shí)際是固定的變量方式和可調(diào)的變量方式之分， 如恒功率變量，其調(diào)

25、定的壓力流量曲線形狀是條雙曲線，形狀是固定的，而采用電液 比例控制， 可以按實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)不同的輸出壓力流量曲線形狀。（5）開環(huán)（無反饋式）泵輸出的壓力或流量 是開環(huán)控制的，若有干擾存在，會(huì) 使 輸出量發(fā)生變化而不能糾偏，控制精度不高。（6）機(jī)械一一手動(dòng)式 如手動(dòng)伺服變量控制，通過手動(dòng)，操控滑閥的開口，產(chǎn)生 相應(yīng)的輸出壓力和流量來控制泵的變量機(jī)構(gòu)。（7） 電氣一一機(jī)械式 如電動(dòng)變量柱塞泵 DCY14-1B，通過可逆電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)螺桿 和調(diào)節(jié)螺母，推動(dòng)滑閥產(chǎn)生開度，從而推動(dòng)變量調(diào)節(jié) 液壓缸調(diào)節(jié)泵的斜盤傾角，改變 泵的輸出排量。（8）機(jī)械一一液壓式 類似機(jī)液伺服系統(tǒng)，如CY14-1B系列泵中的伺服變量

26、控制。（9）電氣一一液壓式 通常采用比例電磁鐵進(jìn)行控制，如用比例閥來控制變量泵 的變量液壓缸，改變泵的排量，泵的排量與電磁鐵的電流成正比。（10）液壓一一液壓式 如HD液控方式，取決于先導(dǎo)控制壓力pst的壓差，液壓泵行 程缸通過HD控制裝置將控制壓力提供給液壓泵的變量活塞。泵斜盤和排量無級(jí)可變。每個(gè)控制管路對(duì)應(yīng)一個(gè)一定的液流方向。（11） 閉環(huán)（有反饋式）采用電液比例控制變量泵（馬達(dá)）的出油口（或進(jìn)油口）裝有檢測(cè)其工作壓力p和流量q的傳感器，對(duì)于液壓泵來說，輸出特性就是輸出壓力p和流量q的函數(shù)f（p、q）,通過對(duì)所檢測(cè)到的流量和壓力信號(hào)進(jìn)行處理后根據(jù)工作需要控制變量泵的電液比例控制器工作，改變

27、泵輸出的流量和壓力以達(dá)到液壓裝置所需的工作 要求。（12）液壓一一機(jī)械式 通過先導(dǎo)液壓油提供恒定的先導(dǎo)壓力來操控泵的變量機(jī) 構(gòu)，通過改變控制壓力的大小來調(diào)節(jié)泵的排量，通常要比手動(dòng)省力。（13） 液壓電氣式 這種方式是用電機(jī)械轉(zhuǎn)換元件如電磁鐵或電動(dòng)機(jī)，通過液壓控制閥帶動(dòng)泵的變量機(jī)構(gòu)動(dòng)作，一般不如比例閥或伺服閥控制的變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)精度表1-4液壓泵的變量調(diào)節(jié)（機(jī)械一一手動(dòng)）表1-5液壓泵的變量調(diào)節(jié)（液壓 一機(jī)械）運(yùn)行曲線符號(hào)、Vg特定排量；pst先導(dǎo)壓力；s 位移；可調(diào)角度備注液壓一一機(jī)械式，與先導(dǎo)壓力pst成正比液壓機(jī)械式，與可調(diào)角 度成正比液壓機(jī)械式，與位移s成正比零位有死區(qū)表1-6液壓泵的變量

28、調(diào)節(jié)（液壓一一液壓式）名稱液壓調(diào)節(jié)（與壓力有關(guān)）液壓調(diào)節(jié)（與壓力有關(guān)）液壓調(diào)節(jié)（與行程有關(guān)）s £ps 4叮 7p,p丨/運(yùn)行-Vglz/ 1-Vg<曲線KIy+Vg/s/psVg符號(hào)Vg特定排量；pst先導(dǎo)壓力備注開環(huán)回路或反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，排量正比于液壓泵的先導(dǎo)壓力零位有死區(qū)名稱電動(dòng)調(diào)節(jié)，帶比例電磁鐵電動(dòng)調(diào)節(jié)，帶比例電磁鐵運(yùn)行曲線符號(hào)含義Vg特定排量；I先導(dǎo)電流備注使用比例電磁鐵，開環(huán)或閉環(huán)回路的排量與先導(dǎo)電流成正比表1-8液壓泵的變量調(diào)節(jié)（液壓-取決于排量）液壓調(diào)節(jié)，與流量有關(guān)液壓調(diào)節(jié)，帶伺服閥電子調(diào)節(jié)備 與定位排量Vs成正比，可反 注 轉(zhuǎn)安裝電液伺服閥，排量與先導(dǎo)電流I成正比

29、帶伺服閥電液控制，可反轉(zhuǎn)運(yùn)行，電子放大器可實(shí)現(xiàn)控制功能運(yùn) 行 曲 線Vg特定排量；Vs 定位排量；U先導(dǎo)電壓；pHD咼壓；I先導(dǎo)電流表1-9液壓泵控制器（液壓式）（一）名稱壓力調(diào)節(jié)器流量調(diào)節(jié)器壓力和流量調(diào)節(jié)器運(yùn)行曲線q符號(hào)含義q 流量；pHD咼壓備注通過系統(tǒng)壓力適應(yīng)，保持泵的流量恒定通過泵的流量適應(yīng)，保持系統(tǒng)壓力恒定機(jī)械式壓力調(diào)節(jié)器疊加在流量控制上表1-10液壓泵控制器（液壓式）（二）名稱功率控制器總功率控制器壓力、流量調(diào)節(jié)器和功率控制器PHD1p+PHD1HD21PHD運(yùn)行曲線qqq符號(hào)含義q一流量； PHD咼壓備注恒轉(zhuǎn)矩輸入下的（閉環(huán)）控 制；功率=轉(zhuǎn)矩熔專速在雙泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，通過壓力相加

30、實(shí)現(xiàn)功率自動(dòng)分配功率控制器疊加在壓力和流量調(diào)節(jié)器上表1-11各種液壓泵的控制器名稱負(fù)載敏感式功率控制器壓力截止和負(fù)載敏感式功率控制器壓力、流量調(diào)節(jié)器電子式運(yùn)行曲線符號(hào)含義PHD 咼壓；q 流量；phydr液體壓力;電信號(hào)；Psoil需要的壓力；qsoil需要的流量在負(fù)載敏感上疊加壓力調(diào)備注 節(jié)器，泵可根據(jù)負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)最大驅(qū)動(dòng)力受到功率控制 器的限制；泵的流量取決于 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電子式控制可作為液壓組合式調(diào)節(jié)器的備選器件表1-12液壓馬達(dá)的變量調(diào)節(jié)（液壓式）名稱液壓調(diào)節(jié)（與先導(dǎo)壓力有關(guān)）液壓兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)1運(yùn)行1曲線一LVgminVgmaxVgminVgmax符號(hào)含義Vg特定排量；pst先導(dǎo)壓力備注與先導(dǎo)壓力Pst成正比兩點(diǎn)調(diào)節(jié)自動(dòng)控制，與高壓有關(guān)速度調(diào)節(jié)，次級(jí)控制液壓控制，與速度有關(guān)J,PB1L粘+)L