高压齿轮泵和液压泵的变量原理与型式

液压继电器

  

液压泵和液压马达的变量原理与型式
    一、变量调节原理
    任何变量泵或马达的理论排量可写成V=Af(x)。   液压泵  式中A是泵或马达的有关结构参数，
其值固定不变；z是调节参数，其值可在一定的范围内变化。具体地说，对单作用叶片泵或
马达，菇是定子环对转子体的偏心距；对轴向柱塞泵或马达，菇是斜盘式的斜盘倾角或斜轴
式的传动轴对缸体中心线的倾角；对单作用径向柱塞马达，石是偏心轮的偏心距。当调节参
数戈变化时，泵或马达的排量y可以从最大值变到零，或从最大正值变到最大负值。前者
称为单向变量，后者称为双向变量。排量为负值的意义对泵来说是在转向不变时，吸、排油
口互换(为此，泵在结构上要作一些改造，吸、排油部分对称，以便实现吸、排油口互换)；对马
达来说，在其进出油口不变的情况下，转速反向。
                        高压齿轮泵



    实现调节参数变化的机构称为变量机构。根据变量机构操纵力的形式，有手动、机动、电
动、液动及电液动等。手动变量可以由人力(或通过杠杆)克服变量机构的种种阻力实现变量。
由于人力有限，通常只能在停机的时候进行变量，或仅适用于小排量、低工作压力的场合。一
些仅需要在空载下作非经常性调节的泵也可以通过螺杆机构用手轮或摇柄进行调节。泵或马
达的变量通常和液压系统的控制联系在一起。显然，手动变量和机动变量不能实现远距离控
制和自动控制。对于调节速度和调节精度要求不高的场合，也可以借助电动机或控制电机操
纵变量机构。若用传感器把变量机构的位移或泵的流量、压力以及马达的转矩、转速变成电量
进行反馈，组成一闭环控制系统，则可对泵或马达进行精确的控制。电动控制可实现远距离遥控。
    大部分泵和马达的变量机构是用特定功能的阀控制液压缸(常称变量液压缸)来操纵变量
机构。液动操纵系统的油源可以来自泵本身(内控式)；也可由另一油源提供(专用油源，有时
是闭式液压系统的补油油源)，即外控式。内控式变量泵或者马达不需要任何附加油源，液
压系统简单，维护方便。但是，泵或马达运行时的压力脉动可能影响变量机构的稳定性。对
双向变量泵而言，要求泵的排量从最大值变到零，再变到负的最大值。如用内控形式，则当
双向变量泵而言，要求泵的排量从最大值变到零，再变到负的最大值。如用内控形式，则当
泵的排量变到零时，油源没有能力提供油液推动变量机构继续移动实现反向流量，调节机构
在零排量处停止，无法实现双向变量。因而，双向变量泵必须用外控形式。
    采用电液伺服阀或电液比例阀控制变量液压缸的运动，即组成电液变量控制。电液控制
对变量泵的调节主要是通过调节其排量以控制泵的流量，形成流量控制泵。通常，泵的
负载具有阻尼负载性质，因而通过控制泵的出口流量还能控制其出VI压力。用泵的出ISl压力
反馈可以组成压力控制泵。
    用阀进行液压系统的压力、流量控制将带来压力损失和流量损失。对于大功率系统，此
损失不但造成了较大的能耗，而且使系统发热，严重的会影响其正常工作而必须采用冷却措
施。用变量泵进行系统的压力、流量的控制具有明显的节能效果。但是用变量泵进行控制，
一次投资较大，对调=节指令的响应较慢，一般适用于大功率，对调节快速性要求低的系统。
    同样，用马达的工作转速或输出转矩反馈能形成转速控制或转矩控制马达。根据马达工
作的油源系统不同，马达的调节方式也不一样。如马达在恒流源系统下工作(即马达的进口
流量不变)，由式(5．1)q=nV／60知，调节马达的排量可以控制其转速。排量越小，转速越
高。如马达在恒压源系统下工作(即马达的进口压力不变)，由式知，调
节马达的排量可以控制其输出转矩。排量越大，输出转矩越大。如果马达的负载恒定不变，
增加马达的排量，会使其输出转矩大于负载转矩，因而马达转动加速。当马达处于高速转动
时，它的机械损失增加；由于排量增加和转速增加，它的流量增加，因此流道损失增加。最
后，增加的输出转矩和增加的损失达到平衡，马达处于一个新的比较高的转速下运行。其结
果是，在恒压源系统下，增加马达的排量将增加马达的运行转速。这个结论和马达在恒流源
下工作的情况恰恰相反。当然，此时马达的最大转速要受油源最大流量的限制。对马达输出
量的控制可以通过系统压力和流量的调节进行，也可通过调节马达的排量来执行。后者称为
二次调节。对某些特定的场合，用调节马达的排量更为合理。例如车辆在起动时，为产生加
速度，所需的驱动转矩较大，但转速很低；在正常运行时，转速较高，但一般无需大的加
速，驱动转矩较低。用液压马达带动车轮驱动车辆，在起动时使马达处于大排量工况；在正
常运行时处于中、小排量工况，以适应负载的要求。在许多起重、卷扬作业中经常碰到重载
低速，轻载高速的工况。如果用液压系统的流量、压力控制来进行调节，则泵源和相应的管
道及阀都必须做成高压(满足重载要求)、大流量(满足高速要求)规格。而在实际运行中却没
有充分发挥系统的能力。如用变排量马达运行，其小排量运行适应轻载高速的工况；大排量
适应重载低速的工况。而泵源始终工作在相对比较稳定的流量、压力区域。