幾種常用軸向柱塞變數幫浦的工作原理

2021-07-22 18:04:57 字數 2570 閱讀 8682

1 恆壓控制

採用恆壓控制的變數幫浦稱之為恆壓變數幫浦,其控制原理如圖1所示,其中1為控制滑閥、2為調壓彈簧、3是控制油缸,1和2合稱為恆壓閥。當系統壓力較低時,控制油缸右端沒有壓力油,控制油缸在彈簧的作用下向右執行,推動幫浦的變數機構,使幫浦處於最大排量狀態。當系統壓力增大到恆壓閥的調定壓力時,控制滑閥端部液壓力大於調壓彈簧的彈簧力而使閥芯右移,壓力油進入控制油缸右端,推動控制油缸向左執行,再推動幫浦的變數機構,使幫浦的排量減小,因而輸出流量減小,幫浦的工作壓力也隨之降低。

當控制滑閥左端的液壓力等於彈簧力時,滑閥關閉,控制油缸停止運動,變數過程結束,幫浦的工作壓力重新穩定在彈簧調定值附近。同理,當系統壓力降低時,變數機構使幫浦的輸出流量增加,工作壓力回公升到調定值。

2 遠端壓力控制

遠端壓力控制原理如圖2所示,它與恆壓控制原理基本相同,唯一的區別就是壓力調節閥可根據需要安裝在任意位置,從而對幫浦的壓力起到遠端調節的作用。

圖中1即為遠端壓力控制閥,一般為直動式溢流閥,也可採用比例溢流閥。採用比例溢流閥時,變數幫浦壓力可由電訊號進行調整。

3 併聯壓力控制

圖3所示為力士樂dp型併聯壓力控制原理圖,其中1為dp閥,2為控制滑閥。 當液壓幫浦出現壓力波動(如壓力減小)時,控制滑閥切換到右側,控制油缸右行,油幫浦排量加大,同時控制油缸的活塞桿推動dp閥上行,dp閥前後的壓差減小,從而控制滑閥右端控制壓力減小,使液壓幫浦排量減小。從而使液壓幫浦穩定在乙個合適的位置。

4 流量控制

流量控制變數幫浦的控制原理如圖4所示,其中1為控制滑閥、2為壓差彈簧、3是控制油缸,4為節流閥(一般為比例閥),1和2合稱為恆流閥,恆流閥的壓差彈簧一般提前調好,不再變化。

液壓幫浦的壓力油一路作用在恆流閥的左側,另一路通過節流閥和x口作用在恆流閥的右側。由於經過了節流閥,所以恆流閥左右兩端的控制油壓力也存在著壓差。

當負載壓力公升高時,恆流閥右端控制油的壓力加上壓差彈簧的調定壓力大於左端控制油的壓力,恆流閥切換到右端位置,控制活塞後腔洩壓,前腔壓力油推動控制油缸右行,使液壓幫浦排量加大,液壓幫浦出口壓力公升高,恆流閥左端控制油壓力加大,恆流閥又切換到左側位置,控制油推動控制油缸使液壓幫浦排量減小至變化前的位置。最終,液壓幫浦維持在該平衡位置而保持排量不變,此時,節流閥前後壓差等於壓差彈簧調定壓力。反之,當負載壓力降低時,也是如此。

當節流閥的閥口開度發生改變時,液壓幫浦的排量也發生改變。實際上,液壓幫浦的流量與節流閥的前後壓差成正比,與閥口開口度成正比。

5 恆功率控制

5.1雙曲線恆功率控制工作原理

恆功率控制的作用是控制幫浦的輸出功率不大於設定功率,這是通過限制變數幫浦的壓力與流量的乘積保持不變來實現的。恆功率控制根據控制方式的不同,分為雙曲線恆功率控制控制和雙彈簧恆功率控制。前者為完全恆功率控制,後者為近似恆功率控制。

圖5為雙曲線恆功率控制幫浦的原理圖。其中1為變數控制部分,包括控制油缸3,小柱塞4,反饋杆5和鉸支點6;2為恆功率閥,包括閥桿7和調節彈簧8。

在液壓幫浦執行時,壓力油通過控制油缸的有杆腔作用在小柱塞底部。當液壓幫浦壓力公升高超過恆功率點設定壓力時,壓力油的力矩(即壓力油在小柱塞上的作用力與反饋桿到鉸支點的距離的乘積)增大,大於恆功率力矩(即恆功率閥調節彈簧的調節壓力與閥杆到鉸支點距離的乘積)時,壓力油往上推動反饋杆並推動閥桿向上,使恆功率閥換向,這樣,液壓幫浦的壓力油通過恆功率閥作用在控制油缸的無桿腔,使控制油缸活塞桿帶動液壓幫浦的變數機構向左執行,液壓幫浦的流量減小。同時,由於活塞桿向左執行,壓力油的力臂又變小,最終壓力油的力矩與恆功率力矩相等,液壓幫浦的變數機構保持在乙個新的平衡位置。

在該位置,壓力油的壓力公升高,但流量減小,二者的乘積保持不變,即液壓幫浦的輸出功率不變。這就是恆功率控制幫浦的整個變數過程。

5.2雙彈簧恆功率控制工作原理

圖6為雙彈簧恆功率控制幫浦的原理圖。其中1為控制滑閥,2為溢流閥,3為反饋杆,2和3合稱為恆功率閥,4為控制油缸,5為阻尼,6和7為壓力閥(與本節討論內容無關,不多描述)。

在液壓幫浦執行時,其壓力油一路直接作用在控制滑閥右端並與控制油缸左腔相連(即有杆腔),另一路則經過阻尼5作用在控制滑閥1和溢流閥2的左側。當液壓幫浦壓力低於溢流閥2的壓力時,溢流閥2關閉,控制滑閥左右兩側控制壓力相等,均為液壓幫浦的壓力,該閥在彈簧的作用下處於左位,使控制油缸右腔(即無桿腔)卸壓。這樣控制油缸在前腔壓力油的作用下向右執行,並推動液壓幫浦的變數機構,使幫浦處於最大排量狀態。

當液壓幫浦的壓力公升高到溢流閥2的調節壓力(即為大排量時的變數壓力)時,溢流閥2開啟,液壓幫浦的第二路壓力油經阻尼5、溢流閥2至油箱,由於有了液流,阻尼5前後就有了壓差,即控制滑閥1左端控制壓力小於右端壓力(仍舊為幫浦壓)。於是,控制滑閥1在右端液壓力的作用下左移,切換到右位。這樣,液壓幫浦的壓力油進入控制油缸右腔,推動控制油缸左移,使液壓幫浦的排量減小。

而隨著控制油缸的左移,反饋杆又作用在溢流閥2上,使其調定壓力公升高,公升高後的壓力反過來又作用在控制滑閥1的左側,並根據前述過程再一次使液壓幫浦的排量減小,最終控制油缸穩定在某個位置,而液壓幫浦也保持一定的流量。這就是恆功率控制幫浦的整個變數過程。

6 壓力、流量控制和壓力、流量、功率控制

就是上述幾種變數控制形式的組合,工作原理略。

7 伺服變數控制

伺服控制變數原理如圖7所示,其中1為控制油缸,2為伺服閥,3為位置感測器。控制油px通過伺服閥來推動控制油缸的動作,控制油缸推動液壓幫浦的變數機構,實現變數。變數的大小由位置感測器檢測出來,反饋給程式,並控制伺服閥的開度大小和方向,從而實現油幫浦變數的閉環控制。

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