1、24學時機電控制工程（24學時） Dr. 3.23.2比例控制壓力調節泵 壓力調節泵通常稱為恒壓泵，其基本含義是，變量泵所維持的泵的出口壓力(系統壓力)能隨輸入信號的變化而變化。 (1)變量泵所維持的泵出口壓力(系統壓力)能隨輸入信號的變化而變化；(2)在系統壓力未選到壓力調節泵的調定壓力之前，壓力調節泵是一個定量泵，向系統提供泵的最大流量；(3)當系統壓力達到調定值時，不論負載所要求的流量(在泵最大流量范圍內)如何變化，壓力調節泵始終能保持與輸入信號相對應的泵出口壓力值不變。3.2壓力調節泵的主要常見用途 (1)用于液壓系統保壓，保壓時其輸出流量只補償泵的內泄漏和系統泄漏； (2)用作電液伺

2、服系統的恒壓源，具有動態特性好的優點； (3)用于節流調速系統； (4)用于負載按所需流量變化，而要求壓力保持不變的系統； (5)對于電液比例壓力調節變量泵，更經常用于壓力流量都需要變化的負載適應系統等等。3.2.1 限壓式變量葉片泵的工作原理 限壓式內反饋變量葉片泵 1最大流量調節螺釘 2彈簧預壓縮量調節螺釘 3葉片 4轉子 5定子 圖3-19變量特特性曲線排油腔吸油腔e3.3.2限壓式外反饋變量葉片泵 圖3-20 外反饋限壓式變量葉片泵1轉子 2 彈簧3定子 4 滑塊滾針支承 5 反饋柱塞 6流量調節螺釘 3.2.3 DR恒壓變量控制機構3.2.3 DR控制 B壓力油口 S進油口 L、 L

3、1殼體泄油口（L1堵死）圖3-22 DR恒壓控制職能原理圖圖3-23 恒壓控制特性曲線 3.2.3 DR控制 圖3-22所示的變量控制油路與常規油路（圖3-21）不同，即在最靠近變量缸敏感腔(大腔)的恒壓控制閥A-T通路之間，并聯了一個帶液阻R1的通路，以及相應的液阻R2和R3。這種布局，將給變量控制及系統運行在快速性、穩定性等方面帶來有利影響。例如，僅在恒壓控制情況下，當P-A溝通，即排量減小的控制過程，變量控制油進入變量缸敏感腔可視為C型半橋(先經變量控制閥口可變液阻，并聯一個由R1、R2和R3三者串并聯形成的固定液阻)的控制，適當地降低了控制增益，提高了穩定性，當A-T溝通，即排量增大的

4、控制過程，變量缸敏感腔排出的油液經閥口與R1、R2和R3三者串并聯形成的液阻，提高了快速性和穩定性。3.2.3 DR控制 （1）在系統壓力未達到恒壓泵的恒壓調定值時，一定是以最大流量向系統提供流量，也就是說，它起定量泵的作用。 （2）恒壓泵在進入恒壓工況之前，排量（乘轉速就是流量）已經是最大了，所以，要變量的話，流量只會向減小方向進行，也就是說恒壓泵在恒壓工況下運行時，其流量只能等于或小于最大流量。 （3）當系統速度減慢，即要求的流量減小時，恒壓變量泵的變量機構會自動將斜盤角度減小，達到系統需要的流量，并保持系統壓力基本不變。當系統進入不再需要流量的保壓階段，則恒壓泵就輸出只維持內部泄漏所需要

5、的流量，不再向系統供油。 （4）恒壓泵要能正常工作，除了系統壓力要達到調定值這個基本條件外，還要求這個基本條件要有實現的可能性，如果系統的溢流閥調定壓力低于恒壓泵的調定值，則恒壓泵始終不可能進入恒壓工況，成了始終是一臺排量最大的定量泵了。3.2.4 DRG控制堵死11 這種DRG型遠程恒壓控制也屬于壓力控制范疇，實際上是在壓力流量復合控制變量的基礎上改進的。原本上面的差壓閥是用于恒流量（負載敏感）控制的，現在用液阻將X口與泵出口相連，X外控口所接遠程溢流閥，其設定的壓力必須在泵的最大壓力以下，如圖3-24所示。并將上面的差壓閥彈簧腔與回油之間的液阻堵死。這樣一來，就形成了固定液阻在前可變液阻（

6、遠程調壓閥）在后的B型半橋，用來設定上面那臺差壓閥的設定壓力（遠程可調），也就是恒壓壓力。而下面那臺原本的壓力閥起遠調安全閥作用。就是說，下面那個壓力閥調定了泵的最高壓力。12 其工作原理是，當泵的出口壓力未達到遠程溢流的設定值時，差壓閥不動，泵的排量保持最大值；與泵出口壓力相比較的是固定液阻和可調壓力閥閥口構成的B型液壓半橋的輸出壓力，配用的彈簧僅起復位作用，不再是調壓彈簧，剛度可大大降低。當泵的出口壓力達到遠程溢流閥的設定值時，溢流閥卸荷，差壓閥因上面的阻尼瞬間在左右出現壓差而右移，則泵的出口壓力通向泵的排量控制缸，推動缸使泵降到最小排量，泵保持恒壓狀態，即恒定在遠程溢流閥設定的壓力之下。

7、所以DRG型為遠程控制恒壓變量泵。3.2.5限壓式變量控制(POR) 圖 3-26 壓力切斷控制變量泵a）輸出特性 b）典型實現形式 3.2.5限壓式變量控制(POR) 壓力切斷控制是對系統壓力限制的控制方式，屬于壓力控制范疇，有時也簡稱為壓力控制。當系統壓力達到切斷壓力值時，排量調節機構通過減小排量使系統的壓力限制在切斷壓力值以下。 如果切斷壓力值在工作中可以調節則稱為變壓力控制，否則稱為恒壓力控制。 當系統壓力升高達到切斷壓力時，變量控制閥閥芯左移，推動變量機構使排量減小，從而實現壓力切斷控制。閥芯上的液控口可以對切斷壓力進行液壓遠程控制和電比例控制。 3.3 流量調節變量泵（FR） 一般

8、概念上的恒流泵，以及所謂的功率適應泵，負載敏感泵等，都應屬于流量調節泵的范疇，這類泵的基本特征是： 泵輸給系統的流量只與輸入控制信號有關，而不受負載壓力變化(泵內部泄漏流量與負載壓力有關，油液的壓縮性與負載壓力有關)或原動機轉速波動的影響（流量是排量與轉速的乘積） 同樣重要的是，泵的排油口壓力僅比負載壓力高出一個定值(用于調節流量的節流閥定壓差)，在最高限壓范圍內泵始終能自動地適應負載的變化。也就是泵始終能工作在與負載功率(負載壓力與所控制流量的乘積)匹配的工狀，具有明顯的節能效果。 3.3 流量調節變量泵（FR） 對恒流泵而言，引起其變量機構動作主要來自兩個方面的干擾。負載壓力變化與原動機轉

9、速波動。前者表現為泵容積效率的變化和油液壓縮性的變化影響，如果不進行補償，就回歸到排量調節泵。后者的干擾量要有一定的限制，應盡量避免原動機轉速變化過大對液壓泵性能的影響。 實現流量泵上述基本功能的機制，與壓力調節泵一樣，是在干擾作用下，泵排油口流量的變化，將引起泵排油口壓力的變化，從而自動使變量機構動作，最終也是通過改變泵的排量，來達到恒流效果。 3.3 流量調節變量泵（FR）圖3-27 恒排量泵與恒流量泵圖3-28 恒壓恒流復合控制泵3.3.1傳統壓差控制型a） b）圖 3-29 節流檢測壓差反饋型流量調節泵a）實現方式 b）特性曲線3.3.1傳統壓差控制型 傳統壓差控制型流量調節泵的基本特

10、征是，在泵的排油口到負載之間設置一個節流閥，用節流閥兩端的壓差來控制變量控制閥，進而推動變量機構(參見圖3-29a)，改變節流閥的輸入信號，就可以改變泵的調定流量。 節流閥兩端的正常壓差就等于變量控制閥一端彈簧力所對應的液壓力。在一定的輸入信號下，節流閥有對應的過流面積，當泵的輸出流量與輸入信號對應時，變量控制閥處于中位。 如果出現干擾，例如，當負載壓力升高，使實際輸給負載的流量減少時，則在與輸入信號對應的節流閥口過流面積不變情況下，在節流閥處產生的壓降就要比正常壓差小，造成變量控制閥兩端受力不平衡而使閥芯右移。即變量控制閥右位工作，變量缸大腔油液流出一部分，使泵的排量增大，直至通過節流閥的流

11、量重新與輸入信號對應，變量控制閥重新回到中位。3.31FR型流量控制 a） b）圖3-30 FR型流量控制原理職能圖和其輸出特性曲線a）控制原理職能圖 b）輸出特性曲線3.31FR型流量控制 節流閥出口的壓力通過油口X連接至控制閥的右腔，泵排油口的壓力則連接至控制閥的左腔，節流閥和控制閥右端的固定阻尼孔構成了C型半橋，用于調節控制閥右腔的壓力。 作用在閥芯上的力與節流閥的壓差有關，當壓差發生變化時，如節流閥出口負載壓力增加，造成流量調節閥右端壓力增加，節流閥的壓差減小，流量減小，此時流量調節閥調節泵的排量，使輸出流量增加并維持設定值保持不變。3.3.2電反饋型 通常的電反饋流量泵，是在泵排油口

12、的上油路上串入流量傳感器，此時有一定的壓力損失。 目前有不少的產品，名義上是流量控制泵，而實際上是排量控制泵，即檢測變量缸位移作為電反饋信號，實際只是一個位置控制系統，并未在泵排油口主油路上設置流量傳感器。 如果按這種流量用變量缸的位移量代表的這種處理方式，即流量用變量缸的位移量代表，加上泵出口設置壓力傳感器，則可形成全新概念的復合控制。3.3.3壓力流量控制DFR（DFR1） 圖3-32液壓職能原理圖1-流量控制閥 2-壓力切斷閥 3-復位油缸 4-控制油缸 B-壓力油口 S-進油口 L、，L1-殼體泄漏口（L1堵死；X-先導壓力油）圖3-34 靜態工作曲線（在 n1=1500 r/min；

13、t=50C）3.3.3壓力流量控制DFR（DFR1） 壓力調節閥2，通過手動調節彈簧設定最大工作壓力，當負載達到此壓力時，閥芯右移，負載壓力進入控制缸，使斜盤角度最小，輸出流量為零。 流量控制閥1，用于控制流量調整，或者說是用于待命壓力調整或壓差設定，使通過串接在泵排出口的節流閥與裝在泵裝置上的流量調節閥一起可以實現泵的流量控制。 這是因為節流閥兩端壓差=進口壓力-負載壓力。進口壓力作用在流量閥左側，負載壓力作用在流量閥右側，當流量閥受力平衡時，彈簧力=進口壓力-負載壓力=節流閥兩端壓差，這個壓差是由流量閥右端的彈簧預先設定好的，是一個常數（標準設定為1.4 MPa）。3.3.3壓力流量控制D

14、FR（DFR1） 主泵輸出適合負載需要的穩定的流量。當節流閥的開度調定后，節流閥兩端的壓差若不變，表示泵輸出的流量與輸入閥口開度信號相對應且恒定不變。 當負載壓力變化等干擾作用時，節流閥口兩端壓差減小(或增大)，說明泵的輸出流量低于(或高于)輸入信號的對應值，則變量控制系統起作用，增大(或減小)泵的排量，使泵輸往負載的流量增大(或減小)直到與期望值相等，其只提供能維持恒定壓差所需的排量，而壓力調節閥優先于流量閥。3.3.3壓力流量控制DFR（DFR1）圖3-33 實際連接圖 3.3.4 壓力流量控制DFR（DFR1） 圖3-32液壓職能原理圖1-流量控制閥 2-壓力切斷閥 3-復位油缸 4-控

15、制油缸 B-壓力油口 S-進油口 L、，L1-殼體泄漏口（L1堵死；X-先導壓力油）3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS） 圖3-35 DRS控制調節職能原理圖3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS）理想的方法就是在需要的壓力條件下提供需要的流量，負載感應系統變可實現這種要求。在液壓系統中，負載感應是一種拾取或“感應”負載壓力，然后反饋控制負載回路的流量，且不受負載變化的影響。簡而言之，負載敏感系統是一種感受系統壓力和流量需求，且僅提供所需求的流量和壓力的液壓回路。在開式液壓系統中，定量泵僅提供恒流量，排油口壓力由系統負載決定。這樣需要設置一個高壓溢流閥，當系統達到溢流閥調定壓力時，泵輸出的流量從該

16、閥流回油箱，但這種系統浪費了大量的功率并產生了過多的熱量。閉式變量泵液壓系統按負載需要提供變化的流量，省掉了溢流閥，但缺點是在任何工況下，泵總是保持在最高壓力。當系統為大流量低壓力的工情況時，同樣耗能過多。 3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS）在負載感應系統中所使用的方向控制閥要求為中位常閉型 。同一負載敏感系統中可以有多個方向控制閥和多個執行元件，方向控制閥采用了一種中位封閉的、油口正遮蓋的型式。這意味著一旦滑閥處于中位，液壓泵向系統提供流量的入口將被關閉；同時，接通油缸的兩個油口也被關閉。 當系統具有多個執行元件、多個方向控制閥時，還需有一些梭閥的組合。梭閥組的作用是使補償器能檢測出系統中

17、最高壓力回路，然后進行壓力-流量調節過程。3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS）(1)即將起動狀態。由于系統中未建立起壓力，調定壓力為1.4MPa的彈簧迫使壓力流量補償器滑閥推至左端。在此位置，液壓泵將在最大排量下工作，可向系統提供最大的流量。當機器起動、液壓油缸或馬達即將運轉時，液壓泵的流量提供給方向控制閥，但是由于控制閥為中位閉式的，流量被封閉在泵的出口與控制閥的進口之間。液壓泵的流量同樣提供給補償器。油液的壓力作用于壓力流量補償器滑閥的左端，當油液壓力達到1.4MPa時，壓力克服彈簧的預緊力使閥芯向右移動。在其右移過程中，滑閥打開了一個通道，于是在液壓泵輸出的壓力油進入斜盤傾角控制活塞，克

18、服控制活塞復位彈簧力使液壓泵內斜盤回程至一個零排量附近的傾角。系統處于低壓待機工況。3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS）(2)正常工作狀態。在方向控制閥滑閥移動，液壓泵通過該閥口向執行元件供油時，無論閥的開度如何變化，壓力-流量補償器滑閥均會通過自身的調節功能，維持1.4MPa的恒定壓差。泵自動把輸出壓力調整為負載壓力加補償器中的彈簧預緊力，同時流量剛好滿足負載要求。基于這樣一種原理，可以獲得一個效率很高的液壓系統。這種液壓系統僅提供必要的流量保持系統泵的輸出壓力高于系統工作壓力1.4MPa。液壓泵將自動調節排量及工作壓力，滿足系統對不同壓力和流量的需求。3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS）(

19、3)高壓待機狀態。當液壓缸的活塞運動至行程終端位置時，進入方向控制滑閥環槽的液流被阻止。控制滑閥兩側的壓力趨于相等，作用于壓力-流量補償器控制滑閥兩端的壓力也相等。預調定的1.4MPa彈簧力將壓力流量補償器控制閥芯推至左端。此時液壓泵的輸出液流再次處于封閉狀態，導致泵壓迅速升至最高壓力閥調定的限定值，致使高壓補償器滑閥克服預調定的最高壓力彈簧力移至右端，高壓油通過該閥通路作用于斜盤傾角控制活塞。活塞的運動使斜盤傾角轉至排量近乎為零的位置。這種工況稱液壓泵的高壓待機狀態,直到高壓負載力消除或方向控制閥回到中位。 3.3.5恒壓負載敏感控制（DRS）圖3-37 DRS控制實例1DRS變量泵 2（2

20、.1、2.2和2.3）梭閥 3中間封閉型方向閥 4安全閥 5液壓馬達 6液壓缸 3.3.6 同步控制變量機構DP 圖3-38 DP控制職能原理圖1變量泵 2補償器 3節流閥 4溢流閥 3.3.6 同步控制變量機構DP（1）所有的泵同步變量；（2）一個先導控制閥設定所有泵的恒壓點；（3）所有的泵都是同樣的結構、同樣的設定、同樣的參數；（4）均勻的負載分布，提高泵的使用壽命；（5）使用切斷閥，可以從主系統中任意切斷或接通任何一個泵；泵主油路上的單向閥可以將該泵從系統中隔離開。3.3.6 同步控制變量機構DP（1）多臺泵采用一臺溢流閥，作為可變液阻，見圖3-38（這與常規液壓泵并聯合流后，必須用一個

21、溢流閥來統一控制壓力，各泵原來的溢流閥改為安全閥是一致的）。并要求從油口X到溢流閥4之間的管子應大致一樣長，保證各泵的變量控制壓力盡量一致。3.3.6 同步控制變量機構DP（2）節流閥3應該是個取壓液阻，節流產生的壓力被引到恒壓閥的彈簧腔，與彈簧一起構成恒壓閥的開啟阻力，以增大泵進入恒壓區運行后的壓力差p。隨著泵斜盤擺角的逐漸減小，節流閥3的節流開口也逐漸變小，液阻增大，取壓壓力即作用于恒壓閥彈簧腔的液壓力逐漸增大。可見，節流閥3的作用及其所產生的液壓力的變化規律與在恒壓閥彈簧腔再增加一個彈簧等效。節流閥3的作用，用來保證壓力補償器2彈簧端控制力的變化，實際上與泵的排量成比例。直徑0.7mm的液阻和節流閥可變液阻并聯形成壓差p1，在泵排量變化的時候，能夠改變節流面積。即改變p1。排量大，p1減小，排