变量泵的原理与应用.doc

专业资料分享 PAGE 完美DOC格式整理 1.1液压变量泵（马达）的发展简况、现状和应用 1.1.1 简述 液压变量泵及变量马达能在变量控制装置的作用下能够根据工作的需要在一定范围内调整输出特性，这一特点已被广泛地应用在众多的液压设备中，如：恒流控制、恒压控制、恒速控制、恒转矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。采用变量泵（马达）系统，具有显著的节能效果，近年来使用越来越广泛，而且新的结构和控制方式发展迅速，各个生产厂也在不断改进设计，用以满足液压系统自动控制的不断发展需要。 使用液压系统的目的在于可使某一执行对象以预定的速度向正反两个方向运动。此时，为调节速度需进行节流，致使能量有所损失，并导致系统效率降低，为此需采用变量泵实现容积控制。使用变量泵进行位置和速度控制时，能量损耗最小。正确地使用和调节泵的流量，可使其只排出满足负载运动速度需要的流量，而使用定量泵时只有部分流量供给负载，其余的流量需要旁通至油箱。 此外，为了在不增加管路阻力的条件下提高液压马达的速度，也有必要为减少液压马达的排量而采用变量马达。 表1-1 三大类泵的主要应用现状 类别 类型 应用优势 应用弱点 主要应用领域 齿轮泵 外啮合式 使用压力在21MPa以下，价格低，体积小，污染敏感度相对低，允许转速较高 效率最低，不能变量，噪声较大，最大变量比其它两种形式小 农业机械 工程机械 内啮合式(模块式、摆线式) 自吸性好噪音低，流量振动小，摆线式在液压马达方面优势更强 价格高于外啮合，性能在主要方面改善不突出，生产厂商少，可选择性差 叶片泵 双作用式 噪音低，价格明显低于柱塞泵，泵芯插装式使维修简捷，连接口可选择或调整，应用压力在28MPa以下，可与柱塞泵竞争，联轴器连接容易，使用寿命长 不能变量，最低转速有限制(不允许低于600r/min)，价格中等 塑料机械 机床 锻压机械 单作用式 变量中价格最低，只要压力符合应优选，但一般只用于恒压变量 应用压力很低，一般在10MPa左右，最高使用压力才18MPa，目前采用渐少，几乎被淘汰 柱塞泵 轴向式 斜盘式 使用压力超过31.5MPa，变量形式丰富，能实现变量的智能化与网络化，通轴型式便于与回路组合，在结构上可与任何其它型式组合，易获大流量高转速，外形尺寸小，便于布置(功率质量比大)，总效率高 价格贵，自吸性差，对污染敏感，维护维修要求高 工程机械 运输机械 冶金机械 斜轴式 使用压力是所有泵中最高的，排量大，转速高，排量大，转速高，这三项性能均优于其它类型泵，可用于闭式回路 不能通轴，外形尺寸大，回路组合与安装布置不便，维修拆卸要求较高 径向式 使用压力可超过斜轴泵，可通径，寿命最长，变量型式与斜轴式相当，在液压马达方面优势明显 外径偏大，允许转速偏低，在某种情况下不便于安装布置 图1-1 三大类泵的变量调节 1.1.2 叶片变量泵（马达）的研发历史和发展 根据密封工作容积在转子旋转一周吸、排油次数的不同，叶片泵分为两类，即完成一次吸、排油的单作用叶片泵和完成两次吸、排油的双作用叶片泵。根据叶片泵输出流量是否可调，又可分为定量叶片泵和变量叶片泵，双作用叶片泵均为定量泵。根据叶片变量泵的工作特性不同可分为限压式、恒压式和恒流量式三类，其中限压式应用较多。 恒压式变量泵一般系单作用泵。该泵的定子可以沿一定方向作平衡运动，以改变定子与转子之间的偏心距，即改变泵的流量。它的变量机能由泵内的压力反馈伺服装置控制，能自动适应负载流量的需要并维持恒定的工作压力。在工作中，还可根据要求调节其恒定压力值。因此，在使用该泵的系统中，实际工况相当于定量泵加溢流阀，且没有多余的油液从系统中流过，使能耗和温升都大大降低，缩小了泵站的体积。该泵如与比例电磁阀匹配，可以在系统中实现多工作点自动控制。 限压式变量叶片泵有内反馈式和外反馈式两种。内反馈式变量泵的操纵力来自泵本身的排油压力，外反馈式是借助于外部的反馈柱塞实现反馈的。 限压式变量叶片泵具有压力调整装置和流量调整装置。泵的输出流量可根据负载变化自动调节，当系统压力高于泵调定的压力时流量会减少，使功率损失降为最低，其输出功率与负载工作速度和负载大小相适应，具有高效、节能、安全可靠等特点，特别适用于作容积调速液压系统中的动力源。先导式带压力补偿的变量叶片泵允许根据系统要求自动调节其流量，可在满足工作要求的同时降低能耗。压力补偿的工作原理是：在先导压力作用下，被控柱塞移动，从而使泵的定子在某一位置平衡。当输出压力与先导压力相等时，定子