幾種軸向柱塞式液壓馬達的變量調(diào)節(jié)原理

1、幾種軸向柱塞式液壓馬達的變量調(diào)節(jié)原理2014-8-7 10:18:13點擊：3129引言液壓馬達的功率輸出，取決于馬達的流量和壓差。液壓馬達的輸出功率直接正比于轉(zhuǎn)速。采用變量馬達，可以達到功率匹配節(jié)能降耗的目的。此外，為了在不增加管路阻力的條件下提高液壓馬達的速度，也有必要為減少液壓馬達的排量而采用變量馬達。這里，僅以軸向變量柱塞馬達為研究對象，重點討論幾種液壓馬達的變量調(diào)節(jié)方式。1 HD型液壓控制調(diào)節(jié)原理這是一種與先導壓力相關(guān)的液壓控制方式，馬達的排量隨液控先導壓力信號無級變化，主要適用于行走的或固定的機械設備。    圖1為HD液壓控制變量馬達的工作原理圖，液

2、壓馬達起始排量為最大排量，排量隨著X口先導控制壓力在最大和最小之間無級變化。其原理為:向液壓馬達的A,B工作油口的任一油口提供壓力油時，壓力油都能通過單向閥2或3進入變量缸7的有桿腔，即變量缸小腔常通高壓。當X口先導控制壓力升高，先導控制壓力油作用在先導壓力控制伺服閥1閥芯上的力將克服調(diào)壓彈簧4和反饋彈簧5的合力，推動先導壓力控制伺服閥閥芯向右移動，當先導控制壓力升高至液壓馬達變量起始壓力時，閥1將處于中位。如果先導控制壓力繼續(xù)升高，伺服閥芯將進一步右移，伺服閥1處于左位機能，液壓馬達工作壓力油經(jīng)伺服閥1. 進入變量缸無桿腔。由于變量缸7中活塞兩端面積不相等，當兩端都受壓力油作用時，變量缸7中

3、活塞將向左運動，固定在變量活塞上的反饋桿6將帶動配流盤及缸體擺動，使缸體與主軸之間的夾角減小，從而使液壓馬達排量減小。同時，反饋桿6壓縮反饋彈簧5，迫使伺服閥1的閥芯向左移動直到伺服閥1回到中位，變量缸無桿腔的油道被封閉，液壓馬達停止變量將處于一個與先導控制壓力相對應的排量位置。這屬于位移力反饋，利用變量活塞的位移，通過彈簧反饋使控制閥芯在力平衡條件下關(guān)閉閥口，從而使變量活塞定位。當X口的控制壓力降低，伺服閥芯上的力平衡被打破，彈簧力大于液壓力，伺服閥1將由中位機能變?yōu)橛椅粰C能，變量缸無桿腔變?yōu)榈蛪海谟袟U腔壓力油的作用下，變量活塞將向右運動，固定在變量活塞上的反饋桿6將帶動配流盤及缸體擺動，

4、使缸體與主軸之間的夾角增大，從而使液壓馬達排量增大。同時，由于反饋桿6隨變量活塞向右移動，反饋彈簧5壓縮量將減少，反饋彈簧作用在伺服閥1閥芯上的力將減小，伺服閥芯向右移動直到伺服閥1處于中位(在圖1中未畫出)，變量缸7大腔的油道被封閉，液壓馬達停止變量。綜上所述，當先導控制壓力在變量起始壓力和變量終止壓力之間變化時，液壓馬達排量將在最大和最小之間相應變化。2  HD1D型液壓控制+恒壓變量控制    HD1D型控制是在HD型控制基礎(chǔ)上增加了一臺壓力切斷閥7而成的，見圖2。當液壓馬達工作壓力低于切斷壓力設定值時，壓力切斷閥7處于左位機能，此時壓力切斷閥7僅

5、相當于是伺服閥1與變量缸5大腔之間的一段油液通道，液壓馬達完全受先導壓力的控制。當液壓馬達工作壓力升高，達到切斷壓力設定值時，壓力切斷閥7將處于中位機能位置，此時，變量缸無桿腔油路被封閉，液壓馬達將保持當前的排量。當液壓馬達工作壓力繼續(xù)升高，壓力切斷閥7將處于右位機能位置，使變量缸無桿腔與低壓油路接通，變量缸活塞6將在小腔壓力油的作用下向右移動，使液壓馬達排量增大。    如果由于負載轉(zhuǎn)矩的緣故或由于液壓馬達擺角減小而造成系統(tǒng)壓力升高，在達到恒壓控制的設定值時，液壓馬達擺向較大的擺角。由于增大排量導致壓力減小，控制器偏差消失。隨著排量的增加，液壓馬達產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩

6、，而壓力保持常值，此值的大小可通過改變伺服閥1上彈簧的預壓縮值確定。液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩是根據(jù)負載的需要而決定的，即對于一個確定的負載來說，所需的馬達扭矩也是確定的，而液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩是其排量與進出口壓差的乘積，在液壓馬達工作壓力高于切斷壓力設定值的情況下，壓力切斷閥7一直處于右位機能，液壓馬達排量持續(xù)增大，直到液壓馬達工作壓力下降到與切斷壓力設定值相等，壓力切斷閥7回到中位機能位置，液壓馬達停止變量。當外部負載減小時，液壓馬達的控制過程與上述過程相反，這里不再贅述?？傊?，液壓馬達的壓力切斷控制功能就是根據(jù)外部負載的變化自動改變液壓馬達排量，從而使液壓馬達的工作壓力保持在設定范圍之內(nèi)。 

7、;   先導壓力控制與壓力切斷控制之間的關(guān)系是:先導壓力控制和壓力切斷控制不能同時對液壓馬達起控制作用，在液壓馬達工作壓力低于切斷壓力設定值時，液壓馬達將完全由先導壓力來控制;當液壓馬達工作壓力達到切斷壓力設定值后，液壓馬達將由壓力切斷控制閥自動控制。    這種具有壓力切斷功能的先導壓力控制變量柱塞液壓馬達，將人工控制和自動控制有機地結(jié)合起來，克服了傳統(tǒng)變量液壓馬達單一控制方式的缺點，大大地提升了主機系統(tǒng)的操控性能和安全性能，從而提高了工作效率。3  HS型液壓兩點變量控制    這種控制方式與HD控制

8、方式的區(qū)別在于前者沒有反饋彈簧，只按外控油的先導壓力來兩點式控制液壓馬達排量，變量控制的原理以及先導壓力與排量之間的關(guān)系曲線見圖3。這種變量方式，就是從X油口通入先導控制壓力油，只要先導油壓力超過調(diào)壓彈簧的設定壓力，就會推動控制滑閥在左位工作，從負載口來的壓力油進入變量缸活塞的右腔，推動液壓馬達斜盤傾角減小，由于無反饋彈簧的控制作用，變量活塞將一直向左運動到排量限定位置，液壓馬達將處在最小排量工作模式。而當先導壓力油卸載，控制滑閥在彈簧的作用下回到右位，變量缸活塞右腔回油箱，在高壓油的作用下，液壓馬達處在最大排量模式，實現(xiàn)兩點式控制。4  ES型電動雙速兩點排量控制 

9、60;  液壓馬達排量處于vgmin或vgmax是由控制電磁鐵通斷來實現(xiàn)。對于圖4所示結(jié)構(gòu)，電磁鐵斷電時，在壓力油的作用下，變量缸有桿腔通壓力油，無桿腔接回油，此時液壓馬達的排量最大，液壓馬達輸出最大轉(zhuǎn)矩和最低轉(zhuǎn)速。當電磁鐵通電時，控制滑閥左位工作，變量缸無桿腔進油，由于變量缸的作用面積不一樣，在油壓的作用下，變量活塞向左移動，馬達排量最小，此時液壓馬達輸出最小轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速。有兩種標準結(jié)構(gòu)，控制起點在Vgmax(最大轉(zhuǎn)矩·最低轉(zhuǎn)速)和控制起點在Vgmin(最小轉(zhuǎn)矩、最高轉(zhuǎn)速)    同樣，所需的控制油來自高壓側(cè)，因此需要最低為1. 5 MPa

10、的工作壓力。假如工作壓力小于1. 5 MPa時，必須在G口供入1. 5 MPa的輔助壓力。5  EP型電液比例控制    電子控制使用比例電磁鐵或者比例閥，根據(jù)電信號對排量進行連續(xù)的控制，被控制量正比于所施加的控制電流。    控制原理參見圖5。根據(jù)電信號可以無級或者兩點控制液壓馬達排量，其工作原理是向液壓馬達的A,B工作油口的任一口提供壓力油時，壓力油都能通過單向閥進入變量缸的有桿腔，即變量缸有桿腔常通高壓。當比例電磁鐵的電流增加時，電磁力作用在比例閥閥芯上，克服調(diào)壓彈簧和反饋彈簧的合力，推動比例閥閥芯向右移動，比例閥處于

11、左位機能，液壓馬達工作壓力油經(jīng)比例閥進入變量缸無桿腔。由于變量活塞兩端面積不相等，當兩端都受壓力油作用時，變量活塞將向左運動，固定在變量活塞上的反饋桿將帶動配流盤及缸體擺動，使缸體與主軸之間的夾角減小，從而使馬達排量減小。同時，反饋桿將壓縮反饋彈簧，反饋彈簧作用在比例閥閥芯上的力增大，迫使閥芯向左移動，直到與電磁力平衡，比例閥回到中位，變量缸無桿腔的油道被封閉，液壓馬達停止變量。此時，液壓馬達將處于比例閥電流相對應的排量位置;當控制電流降低，比例閥芯上的力平衡被打破，彈簧力大于電磁力，比例閥將由中位機能變?yōu)橛椅粰C能，變量缸無桿腔變?yōu)榈蛪?，在有桿腔壓力油的作用下，變量活塞將向右運動，固定在變量活

12、塞上的反饋桿將帶動配流盤及缸體擺動，使缸體與主軸之間的夾角增大，從而使液壓馬達排量增大。同時，由于反饋桿隨變量活塞向右移動，反饋彈簧壓縮量減小，反饋彈簧作用在比例閥閥芯上的力減小，比例閥芯向右移動直到比例閥處于中位，變量缸大腔的油道被封閉，液壓馬達停止變量。綜上所述，當控制電流在變量起始壓力和變量終止壓力之間變化時，液壓馬達排量將在最大和最小之間相應變化。另有一種電控方式EP.D液壓比例控制，還具有恒壓力控制功能，見圖6.恒壓控制覆蓋EP液壓比例控制功能，如果系統(tǒng)壓力由于負載轉(zhuǎn)矩(例如負載瞬變)的緣故或由于液壓馬達擺角減小而升高，當壓力達到了壓力控制閥3的恒壓設定值時，壓力控制閥3上位工作，壓

13、力油推動變量缸6中活塞使液壓馬達開始擺動到一個較大的排量角度。排量增加導致系統(tǒng)壓力的減小，從而引起控制器偏差增加。當壓力保持常數(shù)值時，隨著排量的增加馬達的轉(zhuǎn)矩也在增大。6  DA型轉(zhuǎn)速液壓控制 具有速度依賴于液壓控制的變量液壓馬達，其與A4VG帶有DA控制的變量泵一起用于靜液傳動。來自于A4VG變量泵的驅(qū)動速度的先導壓力與工作壓力一起，調(diào)節(jié)液壓馬達的排量。    由A4VG變量泵的輸出的轉(zhuǎn)速和工作壓力確定的液控先導壓力(提高原動機的轉(zhuǎn)速=提高泵的轉(zhuǎn)速=提高先導壓力)可控制液壓馬達的變量擺角。加載油口X1和X2上的液控先導壓力依靠行駛方向而定。泵

14、的輸入轉(zhuǎn)速增高時，引起液控先導壓力升高，同時也使工作壓力升高。將A4VG變量泵確定的先導壓力引到X1或X2油口，如圖7所示。例如，X2接通，行駛方向閥1左位工作，先導液壓油通過行駛方向閥1作用在伺服滑閥2閥芯左腔，克服彈簧力伺服滑閥2左位工作，壓力油推動變量活塞使馬達向減小排量方向轉(zhuǎn)變(轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增加)。假如工作壓力升高到超過變量機構(gòu)壓力控制設定的壓力值，則液壓馬達向增大排量方向轉(zhuǎn)變(轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速降低)。先導壓力Pst與高壓PH的比保持定值比為3 /100。先導壓力變化0. 3MPa升或降)相應使工作壓力升、降10 MPa .    設計帶DA變量的驅(qū)動裝置

15、時，必須考慮A4VDA變量泵的技術(shù)數(shù)據(jù)。    DA控制主要實現(xiàn)以下功能:自動無級變速的車輛控制、怠速無排量、發(fā)動機升速(車提速)和爬坡自動降速;自動功率匹配(高負載時自動降速)和合理的功率分配(行走與工作機構(gòu));極限載荷調(diào)節(jié)(最大載荷限制);人工功率分配;其他如最佳油耗等。7  MO型轉(zhuǎn)矩變量控制    轉(zhuǎn)矩變量控制主要用來驅(qū)動絞車，產(chǎn)生恒定的牽引力，控制起點在Vgmin(最小轉(zhuǎn)矩，最高轉(zhuǎn)速)。    這種變量控制方式通過改變液壓馬達的排量而得到恒定的轉(zhuǎn)矩。如圖8所示，工作原理是，固定節(jié)流口和

16、控制滑閥的可變節(jié)流口組成了B型半橋，若工作壓力比較低，那么滑閥左腔的控制壓力也比較低，在控制滑閥彈簧的作用下，使得變量缸無桿腔接通油箱，此時變量活塞有桿腔在工作壓力的作用下使液壓馬達排量增大，壓力減小，可以保持轉(zhuǎn)矩不變。當工作壓力增加時，壓力油會克服彈簧力推動閥芯向右移動，使來自于A或B的壓力油進入變量缸的無桿腔，推動變量機構(gòu)向減小排量的方向變化，與變量活塞桿連接的反饋桿壓縮反饋彈簧形成力反饋，同時，閥芯位移增加使滑閥左腔通過滑閥閥口與回油相通，此時B型半橋的控制作用使控制腔的壓力降低，閥芯上的受力平衡，閥口關(guān)閉排量減小至一定值。壓力增加排量減小仍然保持輸出轉(zhuǎn)矩不變。它可根據(jù)需要進行改變，使絞車產(chǎn)生恒定的牽引力。如果卷筒上沒有拉力，則液壓馬達在較低的壓力下工作，從而先導壓力也較低，液壓馬達排量增大，轉(zhuǎn)速降低，絞車減速運轉(zhuǎn)，直至達到絞車的拉力時保持拉力并停止運轉(zhuǎn)。為限制液壓馬達的最