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1引言

现今，在许多工业领域经常会用到恒压控制，如冶金、矿山机械中有一类液压执行元

件，其长年处在工作环境下，油液一直处于压缩状态，在这种环境下不免会产生内、外泄

漏；同时液压缸的工作负载也不可能一直是一个比较理想的稳定值，上述影响会使得液压

缸的工作压力产生下降和波动，结果不能满足工作要求，如果要解决以上问题，其常规的

方法就是通过在液压泵出口并联一个溢流阀给执行元件补油，或者采用减压阀来达到出口

压力恒定的目的，如图1.1所示：

图1.1采用减压阀和溢流阀的恒压控制回路图

然而，由于这些液压执行机构都是长年工作的，如果用泵一直供油，这会造成相当大的溢

流损失。此外该方法对于一些控制压力较小的场合如2bar以下的恒压控制却是做不到的，

因为溢流阀或者是减压阀一般最小的调定压力都比2bar来的大。

如今，除了采用以上减压阀或溢流阀的方法来实现恒压控制外，在液压领域中还有一

种机液式的恒压泵，它也可以做到对系统进行恒压控制，图1.2是该机液恒压泵的原理示

意图：

图1.2恒压泵原理示意图

从图中我们可以知道该恒压泵是采用柱塞泵作为主泵向液压缸供油，配油盘上有排油窗口

和吸油窗口从而对柱塞泵的吸压油进行控制，斜盘有一个初始倾角，柱塞的头部始终贴住

斜盘作平面运动。当缸体带动柱塞旋转时，柱塞在柱塞腔内做直线往复运动。柱塞的伸出，

腔容积增大，腔内吸入油液，称吸油过程。随着缸体旋转，柱塞缩回，腔容积减小，油液

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通过排油窗排出，称排油过程。缸每转一周，各柱塞腔有半周吸油，半周排油，缸不断旋

转，实现连续的吸油和排油。通过改变斜盘的倾角就能对柱塞的行程进行控制，倾角越大，

该柱塞泵的排量越大，当倾角为零时该柱塞泵对系统不供油。随着柱塞泵对系统不断的供

油，液压执行元件内压力在逐渐增大，从该液压执行元件的工作腔引一路控制油路使其作

用在反馈液压缸的活塞上，该活塞杆顶在斜盘上，其推力与弹簧力进行比较，使得斜盘的

倾角减小，从而使柱塞泵的排量减小，当压力达到一定值后，反馈液压缸的推力与弹簧力

平衡使得斜盘的倾角减小至零，使系统进入保压状态。由于此时柱塞泵对系统没有供油，

柱塞头部与斜盘之间的摩擦力很小，电动机一直在做几乎无负载情况下的空转，所以其功

耗极小。此后，当液压缸工作腔压力减小，该恒压泵的配油盘的倾角从零逐渐增大，恒压

泵又继续向液压缸供油直到液压缸工作腔压力恢复到调定值。然而，通过对该恒压泵的结

构进行分析可以看出，该泵采用的是设定弹簧力来调节系统的负载压力，它没有溢流损失，

在保压阶段电机功耗小。但是由于该恒压泵的控制精度完全由弹簧所决定，所以其压力控

制的精度也不高，而且它也不能对低压系统进行控制，此外由于其采用是机械反馈其结构

比较复杂，同时它和采用溢流阀的方案一样不能实现对系统的变压控制。

从以上的几个例子我们可以发现，当今对于压力控制方面较多采用的还是机械式的控

制方式，而对于数字式的压力泵却十分的少见。因此，本项目就是为了研制一种新型的数

字式压力控制泵，它将是一种结构较简单的容积式控制的控制器主体，并采用微机控制的

机电一体化产品。它是通过控制器对步进电动机输出转角、转速的控制来实现泵的容积改

变。由于是通过控制器直接控制泵体的输出，要做到对执行元件压力、流量的控制只要改

变对步进电动机所发脉冲数或脉冲频率就能实现，如要实现变压力或变流量只要按照预设

的程序向步进电动机发脉冲既可。对于整个液压系统而言，因为达到了泵对执行元件的直

接控制，省去了许多控制阀，回路变得简单多了。另外，因为步进电动机步距角较小，可

以使泵体在单位脉冲下的容积改变量很小，这对于需要精密控制以及低压控制的场合是非

常适宜的，如要做到更精密的控制也可对步进电动机采用细分驱动的方式，其输出转角可

以更加小，从而就能达到精确控制的要求。

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