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轴向柱塞泵的变量机构

轴向柱塞泵的变量机构

变量机构的类型及特点  轴向柱塞泵容易通过调节排量,达到在泵转速不变的情况下调节输出流量,以适应液压系统对流量的不同需求,收到显著的节能效果,这正是柱塞泵相对于齿轮泵和叶片泵的优势之一。

实现调节参数变化的机构称为变量机构。当液压泵在一定压力下工作时,要有作用力来推动变量机构动作。这个作用力由外部能源供给时称为外控式,由泵或马达本身的液压力产生时称为内控式。外控式变量泵通常由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,故比较稳定,且可实现双向变量。内控式变量泵不需要任何附加泵源,但由于泵处于零排量工况时,没有流量输出,所以变量机构便不能继续运动,使泵的排量反向,这样,泵便停留在零排量位置,即无法实现双向变量。

无论外控式还是内控式,轴向柱塞泵的变量机构有多种分类方式:按操纵控制力的方式分为手动、机动、电控、液控和电液控制等;按控制调节目的分为压力控制、流量控制、功率控制等;按控制信息有负载传感、速度传感和压力传感等。此处仅从操纵控制力的方式角度对手动、机动、电控、液控和电液控制等变量机构的特点及适用场合作一简介。

a.手动变量机构  这是最简单的变量机构,通常是用手轮经螺杆机构调节斜盘角度。例如A4VSO系列的MA控制的柱塞泵。调节时人力必须克服变量机构运动的各种阻力,调节速度较低。由于手操纵力不够大,所以多用于小排量轻系列泵的带载调节和大排量泵的空载调节。另外,手动变量机构不能实现远程控制。为了在运行中进行排量调节,可采用手动伺服控制,用手操纵伺服阀,通过液压放大,由变量活塞带动变量机构动作,控制手柄的一定位置对应泵的一定排量。手动伺服控制减小了手动操纵力,但仍不能实现远程控制。

b.机动或电控变量机构  变量机构也可由其他机构带动(即机动控制)或由伺服电机、步进电机等控制电机控制(即电控)。例如A4VSO系列的EO控制的柱塞泵。对于电控形式,若用传感器把泵的输出参数(流量、压力或马达的转矩、转速等)变为电量,则可进行输出量的反馈,组成闭环控制。电控还可实现远程控制。机动或电控变量机构适用于固定设备。

c.液控变量机构  变量机构如由受控油压通过液压缸来推动,便为液控变量,这是大部分直轴式斜盘泵所采用的一种变量机构。例如A4VSO系列的HD控制的柱塞泵。液控变量机构有以下几种常见的布置方式:单独的双作用变量缸与泵的传动轴平行或略微倾斜的纵向集中布置(用于中轻系列泵);2个或4个较小的单作用变量缸与泵的传动轴平行或略微倾斜的纵向分散布置(用于重系列泵),以充分利用泵壳内的空间;横向布置在端盖上(多用于非通轴泵)或侧盖上等。简单的液控只能是开环控制,通过各种控制阀及液压回路等可形成闭环控制,组成各种不同机能的变量泵。

d.电液控制变量机构  变量机构活塞的运动由电液伺服阀或电液比例阀控制,则成为电液控制变量泵。A4VSO系列的DFE控制的柱塞泵。电液控制的变量机构可控性能好,可组成不同形式的反馈,但结构比较复杂。电液伺服控制可达到较高的工作频宽,但液压泵的变量机构运动惯量大,结构频率较低,电液伺服阀不能充分发挥作用,抗污染能力差,且价格昂贵。用电液比例阀控制变量机构已有足够的频率响应,由于比例阀价廉,对油质的污染不像伺服阀那样敏感,所以其应用逐渐增多。