流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)5.

1、機電控制工程(24學時)De吳曉明3.7液壓變量馬達變量調(diào)節(jié)目前只有兒種液壓馬達既能達到很低的轉(zhuǎn)速，又能達到 l()()Or/min以上的高速。液壓馬達可分為高速液壓馬達(50()-l()()()0r/min)及低速 液壓馬達(0.51000i7min)。液壓馬達輸出的轉(zhuǎn)矩，取決于馬達的排量和壓差。低速大 扭矩液壓馬達(LSHT)在低速時產(chǎn)生較大的輸出轉(zhuǎn)矩。液壓馬達的功率輸出，取決于馬達的流量和壓差。液壓馬達的功率直接地正比于轉(zhuǎn)速，在需要高功率輸出的 場合，適宜選用高速馬達。而采用變量馬達，可以達到功 率匹配節(jié)能降耗的目的。圖389 HD液控變量職能原理圖向液壓馬達的A、B工作油口的任一油口提

2、供壓力油時，壓力 油都能通過單向閥2或3進入變量缸7的有桿腔，即變量缸小腔常通 高壓。當X口先導控制壓力升高，先導控制壓力油作用在先導壓力控 制伺服閥1的閥芯上的力將克服調(diào)壓彈簧4和反饋彈贊5的合力，推 動先導壓力控制伺服閥閥芯向右移動，當先導控制壓力升高至液 壓馬達變量起始壓力時，閥1將處于中位。73.7.1 HD烈液壓控制如果先導控制圧力繼續(xù)升高，伺服閥芯將進一步石F 伺服閥1處于左位機能，液壓馬達工作壓力油經(jīng)伺服閥1進 入變量缸無桿腔。由于變量活塞7兩端面積不相等，當兩端都受壓力油作 用時，變量活塞7將向左運動，固定在變量活塞上的反饋桿 6將帶動配流盤及缸體擺動，使缸體與主軸之間的夾角減

3、小, 從而使液壓馬達排量減小。同時，反饋桿6壓縮反饋彈簧5,迫使伺服閥1的閥芯向 左移動直到伺服閥1回到中位，變量缸無桿腔的油道被封閉, 液壓馬達停止變量將處于一個與先導控制壓力相對應(yīng)的排 量位置。這屬于位移力反饋，利用變量活塞的位移， 通過彈簧反饋使控制閥芯在力平衡條件下關(guān)閉閥口，從而當X口的控制壓力降低，伺服閥芯上的力平衡被打破匸 彈簧力大于液壓力，伺服閥1將由中位機能變?yōu)橛椅粰C能， 變量缸無桿腔變?yōu)榈蛪?，在有桿腔壓力油的作用下，變量活 塞將向右運動，固定在變量活塞上的反饋桿6將帶動配流盤 及缸體擺動，使缸體與主軸之間的夾角增大，從而使液壓馬 達排量增大。同時，由于反饋桿6隨變量活塞向右移

4、動，反饋彈簧5壓 縮量將減少，反饋彈簧作用在伺服閥1閥芯上的力將減小， 伺服閥芯向右移動直到伺服閥1處于中位（在圖389中未畫 出），變量缸7大腔的油道被封閉，液壓馬達停止變量。綜上所述，當先導控制壓力在變量起始壓力和變量終止 壓力之間變化時，液壓馬達排量將在最大和最小之間相應(yīng)變3.7.1 HD烈液壓控制0苓KLQPA2508 4M 132 矗、S.、*、 、SSizcs Z lies 2M|K出常呂WOO星圖391 HD1D液壓控制職能原理圖1伺服閥2調(diào)壓彈簧3反饋彈簧4反饋桿5變量缸6變量缸活塞7壓力切斷閥8, 9單向閥3.7.2 HD1D烈液壓控制+壓力切斷控制HD1D型控制是在HD型控

5、制基礎(chǔ)上增加了一臺壓力切斷閥7i 成的。當液壓馬達工作壓力低于切斷壓力設(shè)定值時，壓力切斷閥7處 于右位機能，此時壓力切斷閥7僅相當于是伺服閥1與變量缸6大腔 之間的一段油液通道，液壓馬達完全受先導壓力的控制。當液壓馬達工作壓力升高，達到切斷壓力設(shè)定值時，壓力切 斷閥7將處于中位機能位置，此時，變量缸無桿腔油路被封閉，液 壓馬達將保持當前的排量。當液壓馬達工作壓力繼續(xù)升高，壓力切斷閥7將處于左位機能 位置，使變量缸無桿腔與低壓油路接通，變量缸6活塞將在小腔壓眾所周知，如果由于負載轉(zhuǎn)矩的緣故或由于液壓馬達擺耐 而造成系統(tǒng)壓力升高，在達到恒壓控制的設(shè)定值時，液壓馬達擺灣 較大的擺角。由于增大排量導致

6、壓力減小，控制器偏差消失。隨著 排量的增加，液壓馬達產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，而壓力保持常值，此值的 大小可通過改變壓力控制閥7上彈簧的預壓縮值確定。液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩是根據(jù)負載的需要而決定的，即對于一個 確定的負載來說，所需的馬達扭矩也是確定的，而液壓馬達輸出轉(zhuǎn) 矩是其排量與進出口壓差的乘積，在液壓馬達工作壓力高于切斷壓 力設(shè)定值的情況下，壓力控制閥7直處于左位機能，液壓馬達排 量持續(xù)增大，直到液壓馬達工作壓力下降到與切斷壓力設(shè)定值相等, 壓力控制閥7回到中位機能位置，液壓馬達停止變量。總之，液壓馬達的壓力切斷控制功能就是根據(jù)外部負載的變化勻動改變液壓馬達排量，從而使液壓馬達的工作壓力保持在設(shè)定范3.

7、7.2 HD1D型液壓控制+壓力切斷控制先導壓力控制與壓力切斷控制之間的關(guān)系是：先導壓力控制和' 壓力切斷控制不能同時對液壓馬達起控制作用，在液壓馬達工 作壓力低于切斷壓力設(shè)定值時，液壓馬達將完全由先導壓力來 控制；當液壓馬達工作壓力達到切斷壓力設(shè)定值后，液壓馬達 將由壓力切斷控制閥自動控制。這種具有壓力切斷功能的先導壓力控制變量柱塞液壓馬達，將 人工控制和自動控制有機地結(jié)合起來，克服了傳統(tǒng)變量液壓馬 達單一控制方式的缺點，大大地提升了主機系統(tǒng)的操控性能和 安全性能，從而提高了工作效率。圖3-91 HD1D液壓控制職能原理圖1伺服閥2調(diào)壓彈簧3反饋彈簧4反饋桿5變量缸6變量缸活塞7壓力

8、切斷閥8, 9單向閥3.7.3 HS型液壓兩點變量控制3.7.3 HS型液壓兩點變量控制圖392液壓兩點控制職能原理圖和特性曲線a）控制職能原理圖 b）先導壓力與排量之間的關(guān)系曲線這種控制方式與HD控制方式的區(qū)別在于前者沒有反饋彈鈴 只按外控油的先導壓力來兩點式控制液壓馬達排量，變量控制 的原理以及先導壓力與排量之間的關(guān)系曲線見圖3-92o這種變量方式，就是從X油口通入先導控制壓力油，只要 先導油壓力超過調(diào)壓彈簧的設(shè)定壓力，就會推動控制滑閥在左 位工作，從負載口來的壓力油進入變量缸活塞的右腔，推動液 壓馬達斜盤傾角減小，由于無反饋彈簧的控制作用，變量活塞 將一直向左運動到排量限定位置，液壓馬達

9、將處在最小排量工 作模式。而當先導壓力油卸載，控制滑閥在彈簧的作用下回到 右位，變量缸活塞右腔回油箱，在高壓油的作用下，液壓馬達 處在最大排量模式，實現(xiàn)兩點式控制。3.7.4 HA型高壓自動變量控制a)b)圖3-93高壓自動變最控制積能原理圖a） HA1型高壓白動變量b） HA2型高壓白動變量3.7.4 HA型高壓自動變量控制在與高壓有關(guān)的自動控制中（見圖3-93）,排量的設(shè)定值隨工作1 力的變化而自動改變。此種變量方式，當A或B口的內(nèi)部工作壓力一旦達到控制閥調(diào)壓彈簧 的設(shè)定壓力值時，液壓馬達的排量由最小排量Vgmin向最大排量 Ugmax轉(zhuǎn)變?？刂破瘘c在最小排量Vgmin （最小轉(zhuǎn)矩，最高轉(zhuǎn)

10、速），控制終點在 最大排量陀max（最大轉(zhuǎn)矩，最低轉(zhuǎn)速）。有兩種方式供選用，無壓力增量HA1型和壓力增量為lOMPa的 HA2 型。3.7.4 HA型高壓自動變量控制a)b)圖394 HA高壓白動變量特性曲線AHA1型工作壓力和排最的關(guān)系b) HA2型匚作壓力和排量的關(guān)系圖395電動雙速兩點控制3.7.5 ES型電動雙速兩點排量控制3.7.5 ES型電動雙速兩點排量控制液壓馬達排量處于Vgmin或Ugmax是由控制電磁鐵通斷來實1 對于圖395所示結(jié)構(gòu)，電磁鐵斷電時，在壓力油的作用下，變 缸有桿腔通壓力油，無桿腔接回油，此時液壓馬達的排量最大, 液壓馬達輸出最大轉(zhuǎn)矩和最低轉(zhuǎn)速。當電磁鐵通電時，

11、控制滑閥左位工作，變量缸無桿腔進油，由于 變量缸的作用面積不一樣，在油壓的作用下，變量活塞向左移動, 馬達排量最小，此時液壓馬達輸出最小轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速。有兩種標準結(jié)構(gòu)，控制起點在Vgmax （最大轉(zhuǎn)矩、最低轉(zhuǎn)速）和 控制起點在Vgmin （最小轉(zhuǎn)矩、最高轉(zhuǎn)速） 有兩種控制方案供選用，ESI （控制電壓DC12V）和ES2 （控制電3.7.6 EP型電液比例控制圖396 EP世電液比例變量控制職能原理圖LDC24V） o3.7.6 EP型電液比例控制徘全-V gm ax岸JK®謨必0204060810 EPI ®其工作原理是向液壓馬達的A、B工作油口的任一口提供丿 時，壓力汕

12、都能通過單向閥進入變量缸的有樸腔，即變量缸有桿 腔常通高壓。當比例電磁鐵的電流增加時，電磁力作用在比例閥閥芯上，克服調(diào)壓彈簧和反饋彈簧的合力，推動比例閥閥芯向右 移動，比例閥處于左位機能，液壓馬達工作壓力油經(jīng)比例閥進入 變量缸無桿腔。由于變量活塞兩端面積不相等，當兩端都受壓力油作用時，變量 活塞將向左運動，固定在變量活塞上的反饋桿將帶動配流盤及缸 體擺動，使缸體與主軸之間的夾角減小，從而使馬達排量減小。同時，反饋桿將壓縮反饋彈簧，反饋彈簧作用在比例閥閥芯上的力增大，迫使閥芯向左移動，直到與電磁力平衡，比例閥回到中位，變量缸無桿腔的油道被封閉,液壓馬達停止變量。3.7.6 EP型電液比例控制此時

13、，液壓馬達將處于比例閥電流相對應(yīng)的排量位置；當控制氐 降低，比例閥芯上的力平衡被打破，彈簧力大于電磁力，比例閥習專 由中位機能變?yōu)橛椅粰C能，變量缸無桿腔變?yōu)榈蛪?，在有桿腔壓力 油的作用下，變量活塞將向右運動，固定在變量活塞上的反饋桿將 帶動配流盤及缸體擺動，使缸體與主軸之間的夾角增大，從而使液 壓馬達排量增大。同時，由于反饋桿隨變量活塞向右移動，反饋彈簧壓縮量減小，反 饋彈簧作用在比例閥閥芯上的力減小，比例閥芯向右移動直到比例 閥處于中位，變量缸大腔的油道被封閉，液壓馬達停止變量。綜上所述，當控制電流在變量起始壓力和變量終止壓力之間變化時, 液壓馬達排量將在最大和最小之間相應(yīng)變化?？刂齐娏骱洼?/p>

14、岀排量Ml圖398 EPD控制方式職能原理圖恒壓控制覆蓋EP液壓比例控制功能，如果系統(tǒng)壓力由于負載轉(zhuǎn)矩 (例如負載瞬變)的緣故或由于液壓馬達擺角減小而升高，當壓 力達到了壓力控制閥3的恒壓設(shè)定值時，圖398中壓力控制閥3上 位工作，壓力油推動變量活塞6使液壓馬達開始擺動到一個較大 的排量角度。排量增加導致系統(tǒng)壓力的減小，從而引起控制器偏差增加。當壓 力保持常數(shù)值時，隨著排量的增加馬達的轉(zhuǎn)矩也在增大。壓力控制閥的設(shè)定范圍：當排量在28-200mL/r時為840MPa； 當排量在250100() mL/r時為8035MPao1行駛方向閥2伺服滑閥圖399 DA轉(zhuǎn)速液控變量職能原理圖及輸出特性曲線3

15、.7.7 DA型轉(zhuǎn)速液壓控制具有速度依賴于液壓控制的變量液壓馬達，其與A4VG衙 控制的變量泵一起用于靜液傳動。來自于A4VG變量泵的驅(qū)動 速度的先導壓力與工作壓力一起，調(diào)節(jié)液壓馬達的排量。若按先導壓力，變量起點是在最大排量Ugmax處（到Vgmin）； 若按工作壓力，變量起點是在最小排量Vgmin處（到Vgrnax）。由A4VG變量泵的輸出的轉(zhuǎn)速和工作壓力確定的液控先導壓力（提高原動機的轉(zhuǎn)速=提高泵的轉(zhuǎn)速二提高先導壓力）可控制液 壓馬達的變量擺角。加載油口XI和X2上的液控先導壓力依靠 行駛方向而定。泵的輸入轉(zhuǎn)速增高時，引起液控先導壓力升高，同時也使工作 壓力升高。將A4VG變量泵確定的先導

16、壓力引到XI或X2油口， 如圖399所示。3.7.7 DA型轉(zhuǎn)速液壓控制例如，X2接通，彳亍駛方向閥1左位匸作，先導液壓油通過行 向閥1作用在圖399中下面的伺服滑閥2閥芯左腔，克服彈簧力伺、 服滑閥2左位工作，壓力油推動變量活塞使馬達向減小排量方向 轉(zhuǎn)變（轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增加）。假如工作壓力升高到超過變量 機構(gòu)壓力控制設(shè)定的壓力值，則液壓馬達向增大排量方向轉(zhuǎn)變（轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速降低）。先導壓力丹與高壓丹的比保持定值的 比為3/100o先導壓力變化0.3MPa （升或降）相應(yīng)使工作壓力升、 降 lOMPao設(shè)計帶DA變量的驅(qū)動裝置時，必須考慮A4VDA變量泵的技術(shù)數(shù) 據(jù)。3.7.7 DA型轉(zhuǎn)速液壓

17、控制DA控制主要實現(xiàn)以下功能： 自動無級變速的車輛控制、怠速無排量、發(fā)動機升速（車提 速）和爬坡自動降速； 自動功率匹配（高負載時自動降速）和合理的功率分配（行 走與工作機構(gòu)）； 極限載荷調(diào)節(jié)（最大載荷限制）； 人工功率分配；其他如最佳油耗等。后退-下_頁 J轉(zhuǎn)矩變量控制主要用來驅(qū)動絞車，產(chǎn)生恒定的牽引力，控制起 點在Vgmin （最小轉(zhuǎn)矩，最高轉(zhuǎn)速）。這種變量控制方式通過改變液壓馬達的排量而得到恒定的轉(zhuǎn)矩。 如圖3100所示，工作原理是，若工作壓力比較低，那么滑閥左 腔的控制壓力也比較低，在控制滑閥彈簧的作用下，使得變量 缸無桿腔接通油箱，此時變量活塞有桿腔在工作壓力的作用下 使液壓馬達排量增大，壓力減小，可以保持轉(zhuǎn)矩不變。當工作壓力增加時，壓力油會克服彈簧力推動閥芯向右移動 自于A或B的壓力油進入變量缸的無桿腔，推動變量機構(gòu)向減小排列 的方向變化，與變量活塞桿連接的反饋桿壓縮反饋彈簧形成力反饋】 同時，閥芯位移增加使滑閥左腔通過滑閥閥口與回油相通，控