德国力士乐公司生产的A4V 变量柱塞泵属斜盘结构轴向柱塞变量泵,其排量从零到最大无级可调,改变斜盘倾角方向,可改变输出流量。工程应用一般采取闭式回路,通过自带并联齿轮泵作为辅助泵提供备压,进行补油。其控制方式主要包括:与压力有关的液压控制HD、液压手动伺服控制HW、电气控制EL、与速度有关的液压控制DA。
伺服变量原理
A4V 系列泵的伺服变量系统通过伺服阀把控制压力转变为驱动油缸伸出杆的位移,再推动斜盘转动,以改变泵的排量。因此,该系统为力反馈闭环控制回路。控制油压力在变化范围内对应于斜盘倾角(泵的流量)的改变。该伺服系统有结构紧凑,响应快速等优点,易于实现远程控制。伺服阀是变量系统中的核心元件,其作用是根据输入油压的变化导通控制油路与变量油缸的油路,
推动变量油缸的活塞做直线运动。伺服阀的结构如图5-5 所示。
伺服阀为O 型三位四通换向阀。主阀芯2 的中位为关闭状态,a-Y1、b-Y2 都不通,该位变量油缸处于静止状态,泵不变量;左位(阀芯右移)导通a-Y1 及Y2 与回油口;右位时,导通b-Y2 及Y1 与回油口。力反馈机构主要包括:弹簧4、弹簧拉杆3、反馈杠杆8。反馈杠杆将变量油缸的位移通过反馈杠杆8、弹簧拉杆3、弹簧4 转变成作用在主阀芯上的反馈力Ff。A4V 变量泵的变量系统是闭环控系统,通过力反馈实现斜盘的位置控制。图5-6 是其变量系统原理图。
设Ff 为弹簧拉力,A0 为控制油作用于推杆的有效面积。为了便于说明其工作原理,忽略作用在阀芯上的粘性摩擦力、瞬态液动力和稳态液动力的影响。则当主阀芯的平衡条件ΔPA0=Ff 满足时,处于中间位置,控制油压Ps 不能进入伺服油缸;当ΔPA0=Ff=0 时,xp=0,则斜盘倾角θ=0,泵的输出流量为0。
图5-6 伺服变量原理图
当ΔPA0>Ff 时,平衡破坏,主阀芯向右运动,伺服阀处于左位机能,压力为Ps 的控制油进入油缸左腔,推动活塞向右走;同时,活塞杆推动反馈杠杆逆时针绕C 点的固定销转动,反馈杠杆带动左弹簧拉杆向左摆。A 点与主阀芯固定,因此弹簧拉伸,与ΔP 方向相反的弹簧力Fh 增加,作用在主阀芯上的反馈力Ff 也增加。当再次达到ΔPA0=Ff 时(实际上Ff 稍大一些),主阀芯回到平衡位置,截断油路,
伺服油缸停止运动,斜盘摆角θ稳定,液压泵稳定在某一稳定输出流量下工作。
当ΔPA0<Ff 时,同理可得到类似的结果,只是运动方向相反。
总之,在ΔP 变化时,主阀芯向不同的方向运动,导通不同的油路,使伺服油缸作出相应的运动,
调节弹簧的拉力,使反馈力Ff 与液压力ΔPA0 最后达到新的平衡。在此平衡后,油缸位移xp 和斜盘倾角θ得到新的值,液压泵获得对应流量的工况与ΔP 的值一一对应。
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