变量泵变量调节和控制技术恒功率专题培训课件

3.4液压泵的恒功率控制
流量乘以压力代表功率，pq=常数的双曲线(q为泵的体 积流量)就是恒功率曲线。但在大多数情况下，系统中的泵 均在较恒定的转速下运转，且泵的容积效率较高，因此常 用pV=常数(V为泵的排量)，即恒转矩来代替恒功率。
恒功率泵是一种具有双曲线特性的功率控制泵，即泵 的输出功率在负载压力或负载流量变化时保持常数。
3.4.2 LR型完全恒功率控制
恒功率变量泵主要由变量控制阀，变量缸和变量杠杆组 成。
如果这种泵用于开式回路，一般其泵变量的动力来自本 身的排油口压力，属于自控式变量。
变量缸的原始位置处于排量最大位置，此时变量阀处于 原始的右位，大变量缸3与油箱相通。
中间的垂直活塞4依靠来自泵排油口的油压，将其头部 顶在90度杠杆5的水平杆上，杠杆5的几何长度分别为a和b。 在活塞移动时垂直活塞4可以左右移动，其离开原始位置的 距离a，就表示泵排量的大小。垂直活塞底部作用着泵的排 油口压力p。
变量到位时，变量阀处于中位（图上未画出），大变量缸 油口封闭，变量泵处于某稳定点。
3.4.3双泵的全功率控制，分功率控制，交叉功率控制
1). 全功率控制 全功率控制液压泵由双泵组成，两个泵的排量通过机械或液压机构控制保持
一致，双泵流量在任何情况下都相同，可使两个需要同步的动作保持一致，发动 机功率得到充分利用。但是当做单一的动作时，泵就会输出多余的流量，造成系 统发热和功率损失。
3.4.2 LR型恒功率控制
图3-41 LR控制变量泵原理图 M—测压油口（堵死） A—压力油口 S—吸油油口 G—测压油口（堵死） R—泄漏油口(堵死) T1、T2—回油油口（堵死） M1 —测压油口（堵死）油口
1—变量控制阀 2—小变量缸 3—大变量缸 4—垂直活塞 5-杠杆
3.4.2 LR型恒功率控制
2). 分功率控制 分功率控制由两个排量和控制结构完全相同的泵同轴串联组成，两个泵都可
以实现恒功率控制，两个泵的流量可以根据各自负载单独变化，分别可以最多吸 收发动机50%的额定功率，对负载的适应性优于全功率控制。但是当其中一个泵 负载压力低于调定压力时，其回路的功率就不能充利用，造成发动机功率浪费。
3). 交叉功率控制 交叉功率控制是在全功率控制和分功率控制基础上发展起来的，由两台排量
和控制机构完全相同的泵串联组成，其在原理上是全功率控制，但两个泵的流量 可以不同，像分功率控制那样控制各自的回路。因此，交叉功率控制既可以吸收 发动机全部功率，又可以根据回路的负载实现对各自回路的独立控制，提高了发 动机功率的利用率。
恒功率控制曲线
3.4.1 位移力反馈调节型恒功率控制
在伺服阀与反馈杠杆之间装有两根弹簧，之间有一定间距， 大弹簧一直与反馈杠杆接触，且有一定初始压缩量，作为控制 机构的起调压力；小弹簧在开始时，与反馈杠杆间有一定间距， 负载压力小于起调压力时，斜盘倾角最大，泵输出最大流量。 当负载压力增加，超过起调压力时，伺服阀平衡被破坏，阀芯 右移，伺服阀处于左位，伺服柱塞左移，斜盘倾角变小，泵输 出流量减小，同时伺服柱塞通过反馈杠杆压缩大弹簧，并与负 载压力达到平衡；当负载压力继续增加时，反馈杠杆与大、小 弹簧都接触，此时随着伺服柱塞的移动，反馈杠杆压缩大、小 弹簧，弹簧总刚度增加，随着控制压力增加，泵输出流量继续 变小，但此时由于弹簧总刚度增加，压力——流量变化直线斜 率减小；控制压力减小时，动作过程与之相反。
3.4.1恒功率控制-位移力反馈调节
总结起来液压恒功率泵控制要点是：
（1）泵调节器是一种液压伺服控制机构，它至少要有两根弹簧， 构成两条直线段，在压力——流量图上形成近似的恒功率曲线。 （ 2 ） 调 节 弹 簧 的 预 紧 力 可 以 调 节 泵 的 起 始 压 力 调 定 点 压 力 pa （简称起调压力），调节起调压力就可以调节泵的功率。起调 压力高，泵的功率大；起调压力低，泵的功率小。因此恒功率 变量又叫做压力补偿变量泵。 （3）只有当系统压力大于泵的起调压力时才能进入恒功率调节 区段，发动机的功率才能得到充分利用。压力与流量的变化为： 压力升高，流量减小；压力降低，流量增大。维持流量×压力= 功率不变。 （4）当泵的转速发生变化时，泵的流量（功率）也变化。
恒功率控制调节泵的排量依赖于工作压力，因此给定 的驱动功率在恒速驱动速度下是不会超出的。由于具有精 确的双曲线控制特性的控制，这种泵提供了一个最优的可 获得的功率的利用。
液压的恒功率控制机构的三种形式
双弹簧的位移直接反馈机构 位移——力反馈机构 完全恒功率控制机构 采用双弹簧的两种控制方式都是让压力——流量呈不同斜率的 两条直线变化，通过两条直线来近似双曲线； 利用杠杆原理的完全恒功率控制机构理论上是可以让压力—— 流量呈双曲线变化的。
3.4 液压泵的恒功率控制
为了充分利用原动机功率，使原动机在高效率区域运转，使 用功率调节应是最简单的手段。无论是流量适应或压力适应系 统，都只能做到Fra Baidu bibliotek参数适应，因而都是不够理想的能耗控制系 统。功率适应系统，即压力与流量两参数同时正好满足负载要 求的系统，才是理想的能耗控制系统，它能把能耗限制在最低 的限度内。
其工作原理是： 当泵功率未达到调定的恒功率值时，p、A和a的乘积（力矩）
小于输入的Fb（F为弹簧设定值产生的弹性力），变量阀1处于 右位，排量最大，此时泵输出最大的排量。假如工作压力超过 了弹簧的设定值，即当pAa大于Fb时，作用在90度杠杆5上的顺 时针力矩大于逆时针力矩，缸杆使变量阀芯移动，压力油进入 大变量缸2，使排量有所减少，在摇杆处的杠杆长度被减小，直 至重新回到逆向力矩等于小于顺向力矩的状态。工作压力可以 按排量减少的量的相同比例增加，使驱动功率不会被超过，从 而保持泵的输出功率为常数。
因此，恒功率泵主要用在工程车辆中，用发动机作为原动力 驱动泵。现今的功率调节泵，由于控制系统结构的改进，使之 很容易复合压力、流量（多为排量）控制等功能，具有液压遥 控、压力控制、流量控制、液压行程限制、机械行程限制、液 压两点控制和电气先导压力控制等辅助功能，所以其应用越来 越广泛，并已超出传统工程车辆的范围。