3.3 恒压变量泵

变量泵定压输出时,可以在调压范围内实现无级输出。恒压泵可以将油泵的输出流量与执行元件所需流量进行自动匹配。同时保持输出压力值的基本不变;与蓄能器配合使用时,具有响应快的特点,提高系统可控性和控制精度。

由于恒压泵具有保压的能力,所以常常应用于大功率低位移的系统中,例如:冶金、工程机械、采矿等。

3.3.1 压力控制原理 

采用恒压控制的变量泵称为恒压变量泵,其控制原理如图3-2所示,其中1为控制滑阀、2为调压弹簧、3是控制缸,1和2合称为恒压阀。当系统压力较低时,控制缸3右端无压力油,控制缸3在调压弹簧2的作用下向右运动,推动泵的变量机构,使泵处于最大排量状态。当系统压力增大到恒压阀的调定压力时,控制滑阀1端部液压力大于调压弹簧的弹簧力,而使阀芯右移,压力油进入控制缸3右端,推动控制缸向左运行,再推动泵的变量机构,使泵的排量减小,因而输出流量减小,泵的工作压力也随之降低。当控制滑阀1左端的液压力等于弹簧力时,滑阀关闭,控制缸停止运动,变量过程结束,泵的工作压力重新稳定在弹簧调定值附近。同理,当系统压力降低时,变量机构使泵的输出流量增加,工作压力回升到调定值。

图3-2 压力控制原理

1—控制滑阀;2—调压弹簧;3—控制缸

如图3-3所示为斜盘式恒压变量柱塞泵主体部分,由传动轴1带动泵体3旋转,使均匀分布在泵体上的七个柱塞14绕传动轴中心线转动,通过传动轴内孔中心弹簧将柱滑组件中的滑靴13压在变量头(或斜盘)6上。这样,柱塞14随着泵体的旋转而作往复运动,完成吸油和压油动作。

图3-3 斜盘式恒压变量柱塞泵

1—传动轴;2—法兰盘;3—泵体;4—泵壳;5—回程盘;6—变量头;7—恒压阀;8—弹簧;9—刻度盘;10—变量活塞;11—变量壳体;12—下法兰;13—滑靴;14—柱塞;15—缸体;16—配油盘;17—骨架油封

其变量特性曲线如图3-4所示。当系统需要泵以恒出口压力(p为恒定)时,变量机构能使泵以恒压向系统供给其所需大小不同的流量,避免使用溢流阀形成的旁路溢流液压能力损失,泵的流量Q与其出口压力p之间的关系如图所3-4所示。调定变量机构的调压弹簧,即可确整泵出口压力,使其为恒定值。如果调定压力为pA时,外界负载的变化只引起流量的变化,泵出口压强始终保持为pA,特性曲线沿A直线变化。如果调定压强为pA时,特性曲线沿B直线变化。实际应用该种变量泵时,出口压力值还是有微小的变化。

图3-4 变量特性曲线

这种恒压变量型式的泵,输出压力小于调定恒压力时,全排量输出压力油,即定量输出,在输出油液的压力达到调定压力时,就自动地调节泵流量,以保证恒压力,满足系统的要求。根据需要,泵的输出恒压值在调压范围内可以无级调节。

① 该结构将输出的压力油同时通至变量活塞10下腔和恒压阀7的控制油入口,当输出压力小于调定恒压力时,作用在恒压阀芯上的油压推力小于调定弹簧8的弹力,恒压阀7处于开启状态,压力油进入变量活塞10上腔,变量活塞压在最低位置,泵全排量输出压力油。

② 当泵在调定恒压力工作时,作用在恒压阀芯上的油压推力等于调定弹簧力,恒压阀的进排油口同时处于开启状态,使变量活塞上下腔的油压推力相等,变量活塞平衡在某一位置工作。

③ 若液压阻尼(负载)加大,油压瞬时升高,恒压阀排油口开大、进油口关小,变量活塞上腔比较下腔压力降低、变量活塞向上移动,泵的流量减小,直至压力下降到调定恒压力,这时变量活塞在新的平衡位置工作。

④ 若液压阻尼(负载)减小,油压瞬时下降,恒压阀进油口开大,排油口关小,变量活塞上腔比较下腔油压升高,变量活塞向下移动,泵的流量增大,直至压力上升至调定恒压力。

3.3.2 恒压力变量泵的应用

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。