3.4?恒功率控制變量泵

恒功率泵控系統(tǒng)在工程機械領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，液壓功率為負載壓力與輸出流量的乘積，即恒功率泵能夠保持功率為常數(shù)。

恒功率控制要求泵根據(jù)負載壓力的變化自行調(diào)整輸出流量，使泵的輸出流量與負載所需功率匹配，使泵工作在最佳狀況，減少能源的損耗。恒功率控制的作用是控制泵的輸出功率不大于設(shè)定功率，這是通過限制變量泵的壓力與流量的乘積保持不變來實現(xiàn)的。在低壓時提供大流量，在高壓時提供小流量，另外變量泵工作壓力與輸出流量的乘積近似等于常數(shù)。恒功率控制根據(jù)控制方式的不同，分為雙曲線恒功率控制（完全恒功率控制）和雙彈簧恒功率控制（近似恒功率控制）。該泵在挖掘機液壓回路中應(yīng)用廣泛，不僅節(jié)省能源，同時可控性好，可靠性高，體積小，還具有噪聲小等特點。

3.4.1 雙曲線恒功率控制變量泵

當系統(tǒng)負載使泵出口的壓力p變化時，變量機構(gòu)所含的壓力反饋回路使泵的排量發(fā)生變化，導(dǎo)致流量Q與出口壓強呈反比變化，即在不同系統(tǒng)負載下，變量機構(gòu)能使流量和出口壓力的乘積Qp（變量泵的液壓功率）維持常數(shù)，如圖3-5中的BC段為一條雙曲線段。當出口壓強降至B點壓力以下時，變量機構(gòu)會迫使流量維持為B點流量，如圖3-5所示恒流量的AB段：當壓力達到B點的壓力時，變量機構(gòu)不再使流量Q隨壓力的上升而按雙曲線規(guī)律下降。調(diào)整變量機構(gòu)上的調(diào)節(jié)彈簧，可使恒功率特性曲線移動（例如BC段移至為B′C′段），這種調(diào)節(jié)是無級的。實際上，流量隨壓力變化曲線是以多根斜率不同的直線銜接，以逼近雙曲線。

圖3-6為雙曲線恒功率控制泵的原理圖。在液壓泵運行時，壓力油通過控制油缸3的有桿腔作用在小柱塞4底部。當液壓泵壓力升高超過恒功率點設(shè)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，大于恒功率力矩（即恒功率閥調(diào)節(jié)彈簧的調(diào)節(jié)壓力與閥桿到鉸支點距離的乘積）時，壓力油往上推動反饋桿并推動閥桿向上，使恒功率閥2換向，這樣，液壓泵的壓力油通過恒功率閥2作用在控制油缸3的無桿腔，使控制油缸3活塞桿帶動液壓泵的變量機構(gòu)向左運行，液壓泵的流量減小。同時，由于活塞桿向左運行，壓力油的力臂又變小，最終壓力油的力矩與恒功率力矩相等，液壓泵的變量機構(gòu)保持在一個新的平衡位置。在該位置，壓力油的壓力升高，但流量減小，二者的乘積保持不變，即液壓泵的輸出功率不變。

3.4.2 雙彈簧恒功率控制工作原理

采用雙彈簧的兩種控制方式都是讓壓力-流量呈不同斜率的兩條直線變化，通過兩條直線來逼似雙曲線。利用杠桿原理的完全恒功率控制機構(gòu)理論上是可以讓壓力——流量呈雙曲線變化的。

圖3-7為雙彈簧恒功率控制泵的原理圖。其中1為控制滑閥，2為溢流閥，3為反饋桿，2和3合稱為恒功率閥，4為控制油缸，5為阻尼，6和7為壓力閥。在液壓泵運行時，其壓力油一路直接作用在控制滑閥1右端并與控制油缸4左腔相連（即有桿腔），另一路則經(jīng)過阻尼5作用在控制滑閥1和溢流閥2的左側(cè)。當液壓泵壓力低于溢流閥2的壓力時，溢流閥2關(guān)閉，控制滑閥1左右兩側(cè)控制壓力相等，均為液壓泵的壓力，該閥在彈簧的作用下處于左移，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運行，并推動液壓泵的變量機構(gòu)，使泵處于最大排量狀態(tài)。當液壓泵的壓力升高到溢流閥2的調(diào)節(jié)壓力（即為大排量時的變量壓力）時，溢流閥2開啟，液壓泵的第二路壓力油經(jīng)阻尼5、溢流閥2至油箱，由于有了液流，阻尼5前后就有了壓差，即控制滑閥1左端控制壓力小于右端壓力（仍舊為泵壓）。于是，控制滑閥1在右端液壓力的作用下左移，切換到右位。這樣，液壓泵的壓力油進入控制油缸右腔，推動控制油缸左移，使液壓泵的排量減小。而隨著控制油缸的左移，反饋桿又作用在溢流閥2上，使其調(diào)定壓力升高，升高后的壓力反過來又作用在控制滑閥1的左側(cè)，并根據(jù)前述過程再一次使液壓泵的排量減小，最終控制油缸穩(wěn)定在某個位置，而液壓泵也保持一定的流量。這就是恒功率控制泵的整個變量過程。

圖3-8所示為斜盤式壓力補償變量（恒功率）柱塞泵主體部分，原動機帶動傳動軸1，傳動軸1帶動泵體2旋轉(zhuǎn)，使均勻分布在泵體上的七個柱塞21繞傳動軸中心線轉(zhuǎn)動，通過中心彈簧將柱滑組件中的滑靴壓在變量頭（或斜盤）6上。這樣，柱塞21隨著泵體旋轉(zhuǎn)而作往復(fù)運動，完成吸油和壓油動作。

壓力補償變量泵的出口流量隨出口壓力的大小近似地在一定范圍內(nèi)按恒功率曲線變化。當來自主體部分的高壓油通過通道a、b、c進入變量殼體下腔d后，油液經(jīng)通道e分別進入通道f和h，當彈簧的作用力大于由油道f進入伺服活塞下端環(huán)形面積上的液壓推力時，則油液經(jīng)h到上腔g，推動變量活塞向下運動，使泵的流量增加。當作用于伺服活塞下端環(huán)形面積上的液壓推力大于彈簧的作用力時，則伺服活塞向上運動，堵塞通道h，使g腔的油通過i腔而卸壓，此時，變量活塞上移，變量頭偏角減小，使泵的流量減小。

調(diào)節(jié)流量特性時，可先將限位螺釘10擰至上端，根據(jù)所需的流量和壓力變化范圍，調(diào)節(jié)彈簧套12，使其流量開始發(fā)生變化時的初始壓力符合要求，然后將限位螺釘10擰至終級壓力時的流量不再發(fā)生變化，其中間的流量與壓力變化關(guān)系由泵的本身設(shè)計所決定。

該泵的調(diào)節(jié)流量特性曲線如圖3-9所示。當排出的油壓增加到pA，平衡彈簧開始壓縮，使流量按AB線所示那樣隨排壓的升高而降低；當油壓進一步增大到pB以后，由于兩個彈簧同時參加工作，又增加一個彈簧彈力，于是泵的流量也會按圖中BC線所示那樣隨壓力升高而降低；直到油壓超過pC后，泵的流量因為受到限位螺釘?shù)南拗撇辉俳档停@時特性曲線如圖3-9中CD所示。整個折線ABCD與等功率曲線（雙曲線）HK大致相近。