第五章第七节-轴向柱塞泵的变量机构

第七节轴向柱塞泵的变量机构一变量调节原理和分类¾实现调节参数变化的机构称为变量机构.¾外控式:一套控制油源提供推动变量机构的液压力,控制油源不受泵本身负载和压力波动的影响,比较稳定,且可实现双向变量.¾内控式:不需要任何附加泵源,但不能实现双向变量.(1)按操纵型式分：手动、机动、电动、液控和电液控制等，属于外加讯号控制变量。(2)按调节方式分:压力控制,流量控制,功率控制等方式.利用泵的出口压力、流量或反映流量的压差作为检测信号与输入信号进行比较，然后再通过变量机构的位置控制作用来确定泵的排量。即自动控制泵的基本参数(包括压力、流量、功率等)按一定规律变化．如恒功率，恒压控制泵，恒流量控制泵，复合控制变量泵、功率匹配变量泵等。™就泵参数自动调节的变量方式而言，不论其调节参数如何,其基本功能都是基于排量调节,即改变泵的几何尺寸来实现变量。斜盘泵、斜轴泵是改变斜盘或缸体与主轴线的夹角α，单作用叶片泵是改变转子与定子之间的偏心矩e。液压泵的排量调节是进行变量控制的基础和根本二典型变量机构1.手动伺服变量:2.恒压控制变量泵(1)工作原理：(向系统提供恒压源）系统的负载为阻力负载则当系统流量增加，导致压力p↑，有如下调节过程：q↑→p↑→阀芯右移→压力油进入活塞左腔→活塞右移→流量q↓→p↓直至阀芯力平衡调定压力当ppT，阀芯右移，变量机构开始起作用，使p下降，当p＝k（x0＋x）时，（x为右移量）阀芯平衡，活塞继续右移，p进一步下降，直至p＝pT=kx0（即x重新为0），阀口重新关闭，调节过程结束，p又回到pT。tpAF=00TFtkxpAA==恒压泵的工作特性ppT时，泵以全流量供油；P＝pT后，调节阀起作用，使压力恒定，而流量则在0和qMAX之间相应变化，其稳态误差可以在（2-3)％pT范围内。压力调节泵实现这种功能的机制是；在某一调定压力下，假如负载所需流量从A点变化到B点,此时如果变量泵不改变输出流量，则系统中流量供过于求，促使泵出口压力升高，这一升高使变量机构产生相应的控制力，从而使系的排量减小，直至与B点的流量值相对应，以适应负载所需流量的减小，而又维持调定的系统压力不变。(2)恒压控制变量泵的动态分析(自学）压力调节泵的主要用途(1)用于液压系统保压，其输出流量只补偿液压系统漏损；(2)用作电液伺服系统的恒压源，具有动态响应特性好的优点；(3)用于节流调速系统，(4)用于其他负载所需流量变化，而压力保持不变的系统；对于电液比例压力调节泵而言，可使用于压力流量都需变化的负载适应系统。3.恒流量变量泵(1)传统压力控制型调节弹簧3的预紧力可调节泵的流量薄刃式节流口构成流量传感器检测流量变化，流量减小，则（p1－p）降低，阀芯左移，a流向b，活塞左移，流量增大，反之亦然，从而达到恒定流量输出的目的。在负载压力变化，或原动机转速波动时，流量调节泵能保持与输入信号相对应的不变流量供往系统(2)泄漏电反馈补偿型设置油温,压力传感器,或在泵的外泄漏管与补偿电路间串入流量传感器,经信号处理辨识出泵的泄漏流量,并对输入信号进行实时电补偿,从而获得恒流特性.特点:™泵出口主油路上不串接任何流量检测元件,因而主油路上没有因进行控制带来的压力损失;™可方便地构成恒压,恒流,恒功率,压力流量复合,压力排量复合,压力流量功率复合等多种复合控制形式,不同形式只需增减相应的传感器,配置相应的电控器,而泵的机械部分不用变动.4.恒功率变量泵和功率匹配变量泵(1)恒功率变量泵2221()4tpddFπ−=工作原理：阀芯上的作用力此时02221()4ttFpddπ=−若：tpptpp则阀芯上移，活塞上腔通低压，活塞上移，斜盘角度变小，排量下降则阀芯下移，活塞上腔通高压，活塞下移，斜盘角度变大，排量增加低压时，在弹簧作用下，阀芯处于最下部，活塞也处于最下部，斜盘角度最大，对应最大排量由于阀芯装在活塞中，所以活塞相当于它的阀套，构成了直接位置反馈。恒功率实现：™如在控制滑阀上设置两根弹簧，其中一根弹簧在初始位置时不受任何压缩，在控制滑阀上移的初期，仅弹簧5起作用，对应于右图中的ab段。当滑阀移过一段距离后弹簧4开始受压缩，两个弹簧力之和与液压力相平衡，对应于右图中的bc段。™适当选择图中直线ab和bc的斜率及截距(即弹簧4、5的刚度及预压缩量)，可使折线与双曲线相近似，即pq＝常数。从物理意义上来说，即输出液压功率近似不变，故亦称为恒功率泵。q(2)功率匹配变量泵对于大功率系统，功率匹配的控制方式可以使变量泵的工作压力和输出流量同时与系统的需求相适应。系统流量由电液比例方向阀给定，输入电流一定，则阀开度一定，从而在压差一定的情况下，其通过的流量稳定；而压差则由功率匹配阀的弹簧力设定。系统压力：sLppp=+Δ特点：这种控制方式不产生溢流，泵的输入压力及流量始终与液压系统的要求相匹配，因而系统效率最高，能量损失及系统发热均很小，对于大功率系统，这种控制方式是很有利。6.复合控制变量泵目前变量泵发展的重要趋势，就是各种型式的复合控制不断出现，并朝着系列化、标准化和专业化方向发展，特别是在大功率系统中。复合控制是前述的排量(或流量)、压力、功率以及速度敏感控制等的功能组合，复合控制给系统简化和节能带来明显的效益，也使控制品质得以提高。1)压力、流量(或排量)的复合控制¾比例节流阀1与恒流阀2配合形成恒流量控制；¾比例溢流阀3与恒压阀4配合形成恒压力控制；压力、流量(或排量)的复合控制几个值得注意的特点：第一，以比例方向节流阀作为流量控制压差信号发生单元。按图示油路，油路接通时，比例方向节流阀的阀口阻值随控制电流变化。第二，从比例方向节流阀下游取出的负载压力pL，同时引到恒流阀和恒压阀。对于恒压力控制，先导控制油从D点引出后，经固定液阻D1，再到作为B型液压半桥可变液阻的阀3。此B型半桥的输出压力与负载压力比较,决定了恒压阀的控制位置。2)单向变量电反馈变量泵复合控制变量泵还可以由电液比例阀或电液伺服阀进行控制，并采用被控量电反馈，组成电反馈复合控制变量泵，图中控制阀为电液比例(或伺服)控制二位三通预开口滑阀，接受来自控制放大器的输入电流。放大器的输入电压信号由信号处理单元——调节器给定；调节器能够设定变量活塞位置x、负载流量q、负载压力P及泵的输出功率等模拟量的输入电压信号，同时也能接受x、q、p的反馈电压信号，并具有相应的信号处理功能。通常，在调节器内设置PID调节单元及系数修止和补偿运算单元，以提高控制性能。电反馈的采用使泵的变量调节部件得到简化7.其他变量泵™交流变频调速电动机或伺服电动机驱动定量液压泵,根据系统要求(流量和压力)来控制电动机转速.