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真空设备/泵 |
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液压泵变量控制两则 |
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作者：天津液压机械(集团)有限公司 何乃锟 |
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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。(end)
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(6/2/2004) |
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