几种常用轴向柱塞变量泵的工作原理

几种常用轴向柱塞变量泵的工作原理

1 恒压控制

采用恒压控制的变量泵称之为恒压变量泵，其控制原理如

图1所示，其中1为控制滑阀、2为调压弹簧、3是控制油缸，1

和2合称为恒压阀。当系统压力较低时，控制油缸右端没有压力

油，控制油缸在弹簧的作用下向右运行，推动泵的变量机构，使

泵处于最大排量状态。当系统压力增大到恒压阀的调定压力时，

控制滑阀端部液压力大于调压弹簧的弹簧力而使阀芯右移，压力

油进入控制油缸右端，推动控制油缸向左运行，再推动泵的变量

机构，使泵的排量减小，因而输出流量减小，泵的工作压力也随之降低。当控制滑阀左端的液压力等于弹簧力时，滑阀关闭，控制油缸停止运动，变量过程结束，泵的工作压力重新稳定在弹簧调定值附近。同理，当系统压力降低时，变量机构使泵的输出流量增加，工作压力回升到调定值。 2 远程压力控制

远程压力控制原理如图2所示，它与恒压控制原理基本相同，唯

一的区别就是压力调节阀可根据需要安装在任意位置，从而对泵的压

力起到远程调节的作用。

图中1即为远程压力控制阀，一般为直动式溢流阀，也可采用比

例溢流阀。采用比例溢流阀时，变量泵压力可由电信号进行调整。

3 并联压力控制

图 2 远程压力控制原理

至系统11 2 图3 并联控制原理

至系统123图1 恒压变量泵控制原理

图3所示为力士乐DP型并联压力控制原理图，其中1为DP阀，2为控制滑阀。当液压泵出现压力波动（如压力减小）时，控制滑阀切换到右侧，控制油缸右行，油泵排量加大，同时控制油缸的活塞杆推动DP阀上行，DP阀前后的压差减小，从而控制滑阀右端控制压力减小，使液压泵排量减小。从而使液压泵稳定在一个合适的位置。

4 流量控制

流量控制变量泵的控制原理如图4所示，其中1为控制滑阀、

2为压差弹簧、3是控制油缸，4为节流阀（一般为比例阀），1

和2合称为恒流阀，恒流阀的压差弹簧一般提前调好，不再变化。

液压泵的压力油一路作用在恒流阀的左侧，另一路通过节流

阀和X口作用在恒流阀的右侧。由于经过了节流阀，所以恒流阀

左右两端的控制油压力也存在着压差。

当负载压力升高时，恒流阀右端控制油的压力加上压差弹簧

的调定压力大于左端控制油的压力，恒流阀切换到右端位置，控制活塞后腔泄压，前腔压力油推动控制油缸右行，使液压泵排量加大，液压泵出口压力升高，恒流阀左端控制油压力加大，恒流阀又切换到左侧位置，控制油推动控制油缸使液压泵排量减小至变化前的位置。最终，液压泵维持在该平衡位置而保持排量不变，此时，节流阀前后压差等于压差弹簧调定压力。反之，当负载压力降低时，也是如此。

当节流阀的阀口开度发生改变时，液压泵的排量也发生改变。实际上，液压泵的流量与节流阀的前后压差成正比，与阀口开口度成正比。

5 恒功率控制

5.1双曲线恒功率控制工作原理

恒功率控制的作用是控制泵的输出功率不大于设

定功率，这是通过限制变量泵的压力与流量的乘积保持

不变来实现的。恒功率控制根据控制方式的不同，分为

双曲线恒功率控制控制和双弹簧恒功率控制。前者为完

全恒功率控制，后者为近似恒功率控制。

图5为双曲线恒功率控制泵的原理图。其中1为变

量控制部分，包括控制油缸3，小柱塞4，反馈杆5和

铰支点6；2为恒功率阀，包括阀杆7和调节弹簧8。

在液压泵运行时，压力油通过控制油缸的有杆腔作

4

5 8

3 7

6

用在小柱塞底部。当液压泵压力升高超过恒功率点设定压力时，压力油的力矩（即压力油在小柱塞上的作用力与反馈杆到铰支点的距离的乘积）增大，大于恒功率力矩（即恒功率阀调节弹簧的调节压力与阀杆到铰支点距离的乘积）时，压力油往上推动反馈杆并推动阀杆向上，使恒功率阀换向，这样，液压泵的压力油通过恒功率阀作用在控制油缸的无杆腔，使控制油缸活塞杆带动液压泵的变量机构向左运行，液压泵的流量减小。同时，由于活塞杆向左运行，压力油的力臂又变小，最终压力油的力矩与恒功率力矩相等，液压泵的变量机构保持在一个新的平衡位置。在该位置，压力油的压力升高，但流量减小，二者的乘积保持不变，即液压泵的输出功率不变。这就是恒功率控制泵的整个变量过程。

5.2双弹簧恒功率控制工作原理

图6为双弹簧恒功率控制泵的原理图。其中1为控制

滑阀，2为溢流阀，3为反馈杆，2和3合称为恒功率阀，

4为控制油缸，5为阻尼，6和7为压力阀（与本节讨论内

容无关，不多描述）。

在液压泵运行时，其压力油一路直接作用在控制滑阀

右端并与控制油缸左腔相连（即有杆腔），另一路则经过

阻尼5作用在控制滑阀1和溢流阀2的左侧。当液压泵压

力低于溢流阀2的压力时，溢流阀2关闭，控制滑阀左右

两侧控制压力相等，均为液压泵的压力，该阀在弹簧的作用下处于左位，使控制油缸右腔（即无杆腔）卸压。这样控制油缸在前腔压力油的作用下向右运行，并推动液压泵的变量机构，使泵处于最大排量状态。当液压泵的压力升高到溢流阀2的调节压力（即为大排量时的变量压力）时，溢流阀2开启，液压泵的第二路压力油经阻尼5、溢流阀2至油箱，由于有了液流，阻尼5前后就有了压差，即控制滑阀1左端控制压力小于右端压力（仍旧为泵压）。于是，控制滑阀1在右端液压力的作用下左移，切换到右位。这样，液压泵的压力油进入控制油缸右腔，推动控制油缸左移，使液压泵的排量减小。而随着控制油缸的左移，反馈杆又作用在溢流阀2上，使其调定压力升高，升高后的压力反过来又作用在控制滑阀1的左侧，并根据前述过程再一次使液压泵的排量减小，最终控制油缸稳定在某个位置，而液压泵也保持一定的流量。这就是恒功率控制泵的整个变量过程。

6 压力、流量控制和压力、流量、功率控制

就是上述几种变量控制形式的组合，工作原理略。

7 伺服变量控制

图6 双弹簧恒功率控制原理