挖掘机 04 CASAPPA LVP 负载敏感泵原理(中文)

PLATA系列变量轴向柱塞泵工作原理及液压控制陈刚翻译2008-01-01Page2PLATA特点适用于开式回路适用于中高压的行走机械和工业应用低噪音变量节能因多种控制方式而具有高度操作灵活性:-压力控制-流量控制-功率(扭矩)控制响应快驱动轴轴承可承受轴向和径向载荷支持多个泵体间全扭矩传递Page3PLATA技术参数泵型号LVP30LVP48LVP75最大排量(理论)Vmax[cm3/rev]294673最大吸油压力[barabs.]Min0.8Max25最大输出压力[bar]持续280短时315峰值350最大泄油压力[barabs]1.5最高转速nmax[rpm]@Vmax(*)300026002200最大流量(理论)[l/min]@nmax87119.6160.6@1500rpm43.569109.5最大功率(理论)[kW]@nmax39.854.773.5@1500rpm19.931.650.1最大扭矩(理论)[Nm]@280bar129.3205.1325.5@100bar46.273.2116.2惯性矩[kgm2]0.00200.00300.0080驱动轴最大载荷[N]Fax[phone]Frad150015003000加注容量[l]0.70.91.5质量(干重)[kg]182433密封Buna(N)–Viton(V)工作温度[°C]WithBuna-25÷+90°WithViton-10÷+90°*吸油口压力大于1bar时使用HL或HLP矿物油Page4扭矩限制器泵结构压力限制器流量调节器流量调节器和扭矩限制器(LS信号)的连接压力油口吸油口Page5泵组成元件泵盖配油盘柱塞弹簧先导柱塞压紧杆球形衬套柱塞导向板柱塞滑靴斜盘泵体轴平衡柱塞Page6轴向柱塞泵将输入轴的旋转运动转化为柱塞的轴向往复运动。在半个旋转周期内，柱塞从柱塞套内向外运动并使容积增大。在另外半个旋转周期内，柱塞向柱塞套内运动使体积减少。这种往复运动使流体被吸入并被泵出。工作原理这种往复运动是因为斜盘和驱动轴之间的夹角。这个角度是变化的(变排量泵).Page7工作原理分配压力和弹簧共同作用于平衡柱塞上，使斜盘在泵开始时保持于最大排量位置。泵的排量受控制阀所调节，这决定了先导柱塞内的压力。当先导压力提高时，斜盘角度减小，使柱塞行程变短进而使泵排量变小。这种往复运动是因为斜盘和驱动轴之间的夹角。这个角度是变化的(变排量泵).Page8工作原理Page9工作原理mhvinoutinmhvoutinmhvPPPQpPTnPVpTVnQQ=流量T=扭矩V=排量p=压力n=转速Pin=吸收的机械功率Pout=在出口可获得的液压功率v=容积效率mh=机械-液压效率=总效率Page10泵效率–来自实验测试TVpVnQmhvQ=流量T=扭矩V=排量p=压力n=转速容积效率机械-液压效率泵LVP48(46cm3/rev)–50°C–矿物油arnica46400600800100012001400160018002000220024002600050100150200250300350849193959697989999.9100100Rendimentovolumetrico[%]-Cilindrata=100%Velocità[rpm]Pressione[bar]40060080010001200140016001800200022002400260005010015020025030035065707580848687888989.5909191.4Rendimentomeccanico-idraulico[%]-Cilindrata=100%Velocità[rpm]Pressione[bar]Page11泵效率-来自实验测试mhvinoutPPPin=吸收的机械功率Pout=泵出口的液压功率v=容积效率mh=机械-液压效率总效率4006008001000120014001600180020002200240026000501001502002503003505060657070737376788082838484.4Rendimentototale[%]-Cilindrata=100%Velocità[rpm]Pressione[bar]泵LVP48(46cm3/rev)–50°C–矿物油arnica46Page12配油盘提供柱塞(变量腔)和泵的吸油口和压力油口之间的联系。泵配油配油盘上的沟槽均经过优化以减少泵的噪音。Page13盖内的连接泵后端盖内的通道连接调节阀到下述油口：P–压力油口(出油口)T-thereturnline(泵壳体)A–调节腔(先导柱塞)PTAAPPPage14压力控制(RP)压力控制调节泵的排量以符合系统要求流量，才维持预调节压力。当压力低于设定压力时，泵提供最大流量。泵没有任何外部元件保护。没有多余的流量通过阀保证了节能。S1Page15压力限制器调节先导压力保持在：压力控制(RP)pSFspringPCTAP动态节流器(=0.5mm):它减小压力振荡使系统稳定。作用在弹簧上的预载荷，预调定压力p*PC可设置。PCPCspring*pSFpS1Page16压力控制(RP)p*PCPressurePumpflowrateQmax泵的工作状况在V-P图上位于两条线上：1)如果压力低于预调定的控制压力p*PC，泵排量最大(因为容积效率，线并非真正水平)2)如果压力趋向增加，泵的排量适应系统的流量要求，所以最大压力被限制于p*PC(因为弹簧的硬度，线并非真的垂直)压力控制一般设置:p*PC=280bar(泵的最大持续出口压力)121最大流量2压力控制Page17流量控制(LS)流量控制调节泵的排量以维持一个通过流量测量装置的恒定的压力降(LS原理)LS信号必须连接到流量调节器的X口pX=pLSLS信号提供负载信息:这样在任何压力下，泵的流量均等于系统需求流量没有多余的流量通过阀保证了节能LS标准的流量控制需要压力限制器。S1S2XPage18S1S2LS原理负荷传感系统:泵+调节器用户指令u控制阀带LS调节器的(变排量)泵LS控制阀对用户指令的远程控制:用户指令u决定阀的开度LSpQ(去回路)XPage19LS原理负荷传感系统:泵+调节器用户指令uLS信号持续提供关于负载压力的信息控制系统p*FC控制系统保持通过流量测量设备(控制阀)的恒定的压力降,直接反馈在泵的排量控制阀作为一个限制器工作:恒定的压力降只决定于阀的开度Q流量C流量系数≈0.62A节流孔的面积,正比于命令uDp节流压力降r流体密度≈850kg/m3costDFCCV*pprp2)(ACQDu到回路的流量直接正比于用户指令uuKQ控制阀pQ(去回路)LSXPage20LS原理负荷传感系统:泵+调节器用户指令u控制系统p*FC到回路的流量决定于用户指令，而与负载无关可控性压力降p*FC是一个预先调定值p*FC设置为一个较低的数值(大约14bar),只有一小部分功率(Qxp*FC)被浪费去回路的流量直接正比于用户指令u控制阀pQ(去回路)LSXPage21LS原理负荷传感系统:泵+调节器用户指令up控制系统p*FC没有用户指令中位状态:LS控制阀完全关闭并联接LS信号到压力到泵出口管控制系统保持p=p*FC(14bar):泵排量几乎等于零(只提供调节流量)并且输出压力非常低节能T控制阀XLSPage22LS原理LS优点:•可控性-泵总是提供系统需要的流量(在最大流量之内),尽管负荷在变化-去系统的流量只与用户指令成正比，而与负载无关•节能-泵提供的压力通过LS信号决定于实际的负荷状况-泵不提供多余的流量–如果不需要流量，泵的排量几乎为零-没有多余的通过安全阀的流量(泵调节器作用于先导信号，所以只有极少的油被浪费)Page23流量调节器调节先导压力并保持:作用于弹簧上的预负荷，预调节压力降p*FC可设定.FCFCspringsLSCV*pAFpppD流量控制(LS)LSpSFspringsFCpLSSTAPPage24流量控制(LS)LSLS0配置动态的节流孔(=0.4mm):衰减LS压力振荡并稳定系统TAPLS2配置堵头占据动态节流孔的位置有些应用不需要稳定:堵头导致流量控制的更快反应S2Page251流量控制PressurePumpflowrate流量控制(LS)弹簧的预负荷通常设置为:p*FC=14barQmaxp*PC泵的工作情况位于V-p曲线的四边形:1)在任何压力下，泵的排量适应于系统的流量需求:控制阀保持恒定的开口，即使负荷变化，流量仍然保持恒定2)通过压力控制，最大压力依然受限于p*PC2压力控制系统需求流量12Page26扭矩控制通过系统压力，扭矩限制器调节泵的排量以维持预调节扭矩主活塞保护过载主活塞总是能工作于最大效率情况下如果未达到扭矩控制，流量调节起作用压力控制限制系统的最大压力扭矩控制需要压力限制器和流量调节器。S1S3XPage27扭矩控制TAPLS节流孔S3需要LS信号pX≠pLSS3功能:没有它扭矩控制不起作用为实现扭矩调节正确工作，流量调节器中的动态节流孔必须关闭(LS2)一根管道连接流量调节器的LS口和扭矩限制器联接管LS功能节流孔(=0.75mm)S3XXS3堵头(LS2)Page28扭矩限制器提供一个限制在信号X:TCTCspringsX*psSFp1)ifpLSp*TC:px=pLS(没有流量通过节流孔)流量控制2)ifpLSp*TC:px=p*TCp=p*TC+p*FC限制出口压力TAPLS扭矩控制pX(S-s)FspringsTCTSs流量调节器保持:p-px=p*FCXPage29扭矩控制TAPLSp*TC斜盘柱尾部弹簧斜盘套X尾部弹簧使套保持与柱的接触,使泵的斜盘固定如果泵的排量减小:-弹簧的压缩力p*TC增加-泵的出口压力增加:-扭矩保持恒定:p=p*TC+p*FCT=压力x排量Page30扭矩控制TAPLS斜盘柱尾部弹簧p*TC套X斜盘尾部弹簧使套保持与销的接触,使泵的斜盘固定如果泵的排量增加:-弹簧压紧力p*TC减小-泵的出口压力减小:-扭矩保持恒定:p=p*TC+p*FCT=压力x排量Page31扭矩的设定是客户的要求最小扭矩限制器工作压力p’TC至少是80bar1流量控制2扭矩控制3压力控制PressurePumpflowrate(Q=nV)扭矩控制Qmaxp*PC泵的工作情况位于一个四边形，不包括右上角:1)在任何压力下，泵的排量适应于系统流量需求2)如果吸收扭矩趋于增加，泵的排量减小，所以最大吸收扭矩限制于Tmax(并且在同样转速下功率限制于Pmax)3)通过压力控制，最大压力依然限制于p*PCPmax23系统流量需求1p’TCPage32扭矩控制PressurePumpflowrate(Q=nV)理论上恒功率（扭矩）工作位于V-p图的双曲线上实际上泵工作于直线上(弹簧的线性特征)为相似于理论状态，而提供了两个不同的工作状态，对应于扭矩限制器内的两个不同的弹簧。套移动以抵抗外弹簧的单独压缩(增加泵的排量),然后是内弹簧的作用(减小泵排量)外弹簧内弹簧1外弹簧起作用2两个弹簧起作用12Page33Diative