带DA阀的A4V液压泵的控制原理分析与应用

第12期2010年12月

机械设计与制造

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文章编号：100l一3997(20l O)12_0105—02

带D A阀的A4V液压泵的控制原理分析与应用

梁贵萍‘何晓晖2

(1贵阳学院实验中心，贵阳550005)(2太原工业学院机电工程系，太原030001)

A nal ysi s and app¨c at j O n of cont r oI p r i nci pI e f or A4V t he hydr auI i c pum p w j t h D A V aI V e

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【摘要】通过对带D A阀的A4V液压泵的控制原理进行系统分析，论证了其利用D A阀的自动；

；调节作用，始终保持液压泵扭矩与发动机的输出扭矩的最佳匹配，防止了机械系统发动机因负载过大{ |而熄火，并提高了使用效率，同时也减轻操作者的心理负担。带D A周的A4V液压泵在机械行业必将得；

；到越来越广泛应用。；

}关键词：转速感应控制阀；液压泵；控制原理；控制压力；排量l ；【A bs tr act】豫r o￡‘咖n s，岱把，7l疵记a，咖话旷牝cD眦roz p矗，配咖如坊￡A4V幻^口f，现z如p“，，妒硼i m D A l }t I幽e，f7诧p地sPm m t如跆pr伽es疏e础幻，n碰记邙西船f，ne瓜丘，w t如n(圹D A t In如e，砒如^c觎越似妇筘后e哆p琥e{；D p￡i，，l以珊蹴矗6e拗een￡k，i州砌如pⅡ，印幻，g聊n以￡k o哟9附￡D r gl l e o厂8n∥聊，倒D谢f如．，勋聊。眦矿f k} }，聊c，i伽．记以s弘地m e，画聊dw舂D t7诂，l e删，，zD口吐i，印r鲫e玑e嬲e懈e n，以蕊琥e s彻忧￡i m e r ez话勘e l k D per8一{ l研’s ps弘抽z啦以fo以z‰A4V九如I硼讹pu，印埘如^D A移凸幻e加以6e z岱ed讥￡k m ec施n记以屈纪t‘，i如幼；}K ey啪r ds：speed砌uct i蚰咖t r ol val ve；H ydr aIl l i c p衄p；c佃t r ol叫ndpI e；Con咖I p懈一{ s ur e；D i spl acem ent

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中图分类号：T H l6文献标识码：A

1引言

带D A控制阀的A4v液压泵是我国引进德国力士乐公司专利技术生产的产品，它可以无级调节其排量，从而自动控制工程机械达到最理想工作状态，同时还可以减轻操作者的疲劳和负担，因此在建筑机械、工程机械、农业机械、矿山机械等行业得到越来越广泛的应用。它适用于以上机械的静压传动机构和闭式回路系统。

2控制原理

2．1A4V液压泵结构简介

带D A控制阀的A4v液压泵结构，如图l所示。主要由主泵、配流阀块、D A控制阀、辅助泵组成。主泵为斜盘式轴向柱塞变量泵。辅助泵一般为齿轮式定量泵，它与主泵通轴联接，D A控制阀一端与主泵变量缸相通，另一端与辅助泵出口相连，配流块用于主泵输入和输出油液，其上插装了一对跨管式高压溢流阀和一个三位四通电磁换向阀以及—个低压溢流阀(图中未示出)。

图1带D A控制阀的A4V液压泵结构图

★来稿日期：20l伽2-082-2D A控制阀工作原理

D A液压阕又称转速感应控制阀，其结构原理，如图2所示。它主要由调节螺杆、阀体、阀芯、弹簧、调节套筒、阻尼板等组成。

图2D A控制阀结构原理图

当辅助泵向阀输入压力为P I，流量为p。的油液时，在阻尼板两侧产生压差△P，该压差克服弹簧力推动阀芯左移，使控制窗口打开，输出控制压力为P3的油液，此时P3又作用在面积差△A=A。_A：上，产生—个使阀芯右移关闭控制窗口的反馈力，使阀芯处于—个平衡位置。若忽略阋芯上稳态轴向液动力的影响，则阔芯工作的稳态平衡条件为：

蹦删—P3(A142)+，(1)设△辟PI—B，△A=A。胡2，A耐3，则

胎备△弘古瑚△鼬矿(2)式中：P】～D A阀的进口压力；

忍～阻尼板后油液压力(可由一溢流阀调定)；

P 『—一删阀输出的控制压力；

106梁贵萍等：带D A阀的A4V液压泵的控制原理分析与应用第12期

F一弹簧力；

△产—节流阀前后的压力差；

△A刊。和A：的面积差；

耻畚劬F旨。

(2)式表明，当D幛阀结构尺寸确定后，控制压力只与压力油在阻尼板处产生的压差△P及弹簧力相关。由于阻尼板节流小孔为薄壁小孔，液流的收缩作用不受管壁的影响，故节流孑L处的前后压差与介质粘度无关，则流经小孔的流量为：

QI-c—rV；一△P(3)式中：o—流量系数；

A广节流／J、孔面积，A，=1皈／4，；

删液密度；

d广一阻尼孔直径。

将(3)式代入(2)式，并整理得：

只矗，：≥7口2山：F(4) 1“od‰

设尼严粤；，则得：

1T q．

n2

只黾。．i}3号一以：，(5)碗。

上式即为D A阀输出压力P3与输入流量p。关系式，称为丹—Q。控制曲线，可以描绘为一条抛物线。

式(5)表明，D A阀的输出控制压力B与输入流量Q．的平方成正比，由于变量泵和定量泵同轴，则口。与泵的传动转速成正比，因而D A阀可根据其入口流量，输出一个与泵的传动转速的平方成比例的控制压力P3。尸3进入主泵变量缸，控制斜盘倾角，达到无级调节主泵排量的目的。由此可见，D A控制阀将变量泵的转速转变成定量泵的对应流量，并将输出的控制压力与变最泵的控制机构联在一起，构成—个典型的D A控制闭式液压系统。

对于操作者来说，有两个概念值得注意：(1)控制起点；(2)控制范围。控制起点指D A阀的控制压力能够推动主泵斜盘，F始偏转时的发动机转速值，它可以通过调节弹簧的预压缩量来确定。控制范围则是指D A阀的控制压力能够推动主泵斜盘偏转角度增量从零到最大的发动机转速范围值，它可以通过改变弹簧刚度和阻尼孔径进行调整。

图3带D A控制阀的A4v液压泵系统原理图

2．3A4V液压泵系统原理分析

带D A控制阀的A4v液压泵系统原理，如图3所示。该系统由主泵、辅助泵、变量缸、电磁换向阀、D A阀、低压溢流阀以及两个高压溢流阀组成。辅助泵与主泵同轴线，可以实现通轴驱动，其作用是为主泵升压和为D A阀提供控制油液，该控制油液的压力由低压溢流阀凋定。高压溢流阀的作用一是保护静压传动的高压一侧免受过载，二是在电磁阀换向时对低压一侧起到升压作用。低压溢流阀用以调节D A阀P2腔输出的补油压力。电磁换向阀用于控制进入变量缸的油液流向。D A‘控制阀根据辅助泵输出的流量大小，向主泵变量缸输出与之成比例的控制压力油，使泵排量可以从零到最大无级调节，若改变斜盘的倾角方向，即可以改变泵输出流量的流向。

由于液压泵输出流量随D A阀控制压力B随而变化，只又随Q。变化，Q。可以转化为发动机内燃机(发动机)的转速n，因此可描绘出，如图4所示的内燃机的输入功率与转速、液压泵的输出功率与转速的关系曲线。由此，可以通过调节删阀的控制范围，以调整泵的输出功率，使其总是处于内燃机输入功率的曲线之下，保证不发生过载。图中两条曲线之差即为内燃机的富余功率，可以将其用于其它功率消耗中，例如，包含有驱动系统和工作系统的行走机械，经过适当调整后，在整个工作过程中，就n『以自动分配驱动系统和工作系统的消耗功率，使之与内燃机很好地匹配，从而保证整个系统总是处于最佳工作状态。

N人(K W)

N出(K W)

图4内燃机的输入功率与转速、液压泵的输出功率与转速的关系曲线在工程机械中，辅助泵轴往往由车辆油门驱动。当负载增大时，超过内燃机的额定功率后，车辆转速下降，辅助泵供油量p。减小，D A阀控制压力P3随之以p。平方成比例下降，控制压力只推动变量缸调整斜盘倾角减小，主泵排董下降至％此时主泵在排量q。下稳定工作，从而使避免了发动机因负载过大而熄火；反之，当负载减小时，发动机转速上升，辅助泵供油最Q。增大，D A 阀控制压力B以Q。平方成比例增大，主泵排量上升至q：，此时主泵在排量q：下稳定工作，使输出功率增大，从而减小了发动机的功率损失，提高了使用效率。由于D A控制阀的自动调节作用，从而减轻了驾驶员的心理负担，提高了使用安全性。

3应用

带D A阀榨制的A4V系列液压泵由于具有防止发动机因负载过大而熄火，减小发动机功率损失以及减轻操作者的疲劳和负担的特点，在诸多行业得到广泛应用，特别是该泵与A6v(各种控制方式)变量马达所组成的系统被公认为是当今的最佳闭式系统，广泛用于新一代挖掘机、装载机、推土机、扫路机、牵引车、矿

山机械和地面军事装备等行走机械中，例如装载机以及煤矿运输机的液压系统就是由肌控制的A4v泵与A6V马达所组成，在工作中，当A6v马达负载变化时，柴油发动机的扭矩(转速)也发