變量泵的原理及應(yīng)用

1、11.1液壓變量泵（馬達(dá)）的發(fā)展簡況、現(xiàn)狀和應(yīng)用1.1.1簡述液壓變量泵及變量馬達(dá)能在變量控制裝置的作用下能夠根據(jù)工作的需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整輸出特性，這一特點(diǎn)已被廣泛地應(yīng)用在眾多的液壓設(shè)備中，如：恒流控制、恒壓控制、恒速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。采用變量泵（馬達(dá)）系統(tǒng)，具有顯著的節(jié)能效果，近年來使用越來越廣泛，而且新的結(jié)構(gòu)和控制方式發(fā)展迅速，各個(gè)生產(chǎn)廠也在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，用以滿足液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制的不斷發(fā)展需要。使用液壓

2、系統(tǒng)的目的在于可使某一執(zhí)行對(duì)象以預(yù)定的速度向正反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，為調(diào)節(jié)速度需進(jìn)行節(jié)流，致使能量有所損失，并導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，為此需采用變量泵實(shí)現(xiàn)容積控制。使用變量泵進(jìn)行位置和速度控制時(shí)，能量損耗最小。正確地使用和調(diào)節(jié)泵的流量，可使其只排出滿足負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度需要的流量，而使用定量泵時(shí)只有部分流量供給負(fù)載，其余的流量需要旁通至油箱。此外，為了在不增加管路阻力的條件下提高液壓馬達(dá)的速度，也有必要為減少液壓馬達(dá)的排量而采用變量馬達(dá)。表11三大

3、類泵的主要應(yīng)用現(xiàn)狀類別類型應(yīng)用優(yōu)勢(shì)應(yīng)用弱點(diǎn)主要應(yīng)用領(lǐng)域外嚙合式使用壓力在21MPa以下，價(jià)格低，體積小，污染敏感度相對(duì)低，允許轉(zhuǎn)速較高效率最低，不能變量，噪聲較大，最大變量比其它兩種形式小齒輪泵內(nèi)嚙合式(模塊式、擺線式)自吸性好噪音低，流量振動(dòng)小，擺線式在液壓馬達(dá)方面優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)價(jià)格高于外嚙合，性能在主要方面改善不突出，生產(chǎn)廠商少，可選擇性差農(nóng)業(yè)機(jī)械工程機(jī)械雙作用式噪音低，價(jià)格明顯低于柱塞泵，泵芯插裝式使維修簡捷，連接口可選擇或調(diào)整，應(yīng)用壓

4、力在28MPa以下，可與柱塞泵競爭，聯(lián)軸器連接容易，使用壽命長不能變量，最低轉(zhuǎn)速有限制(不允許低于600rmin)，價(jià)格中等葉片泵單作用式變量中價(jià)格最低，只要壓力符合應(yīng)優(yōu)選，但一般只用于恒壓變量應(yīng)用壓力很低，一般在10MPa左右，最高使用壓力才18MPa，目前采用漸少，幾乎被淘汰塑料機(jī)械機(jī)床鍛壓機(jī)械斜盤式使用壓力超過31.5MPa，變量形式豐富，能實(shí)現(xiàn)變量的智能化與網(wǎng)絡(luò)化，通軸型式便于與回路組合，在結(jié)構(gòu)上可與任何其它型式組合，易獲大流量

5、高轉(zhuǎn)速，外形尺寸小，便于布置(功率質(zhì)量比大)，總效率高價(jià)格貴，自吸性差，對(duì)污染敏感，維護(hù)維修要求高軸向式斜軸式使用壓力是所有泵中最高的，排量大，轉(zhuǎn)速高，排量大，轉(zhuǎn)速高，這三項(xiàng)性能均優(yōu)于其它類型泵，可用于閉式回路不能通軸，外形尺寸大，回路組合與安裝布置不便，維修拆卸要求較高柱塞泵徑向式使用壓力可超過斜軸泵，可通徑，壽命最長，變量型式與斜軸式相當(dāng)，在液壓馬達(dá)方面優(yōu)勢(shì)明顯外徑偏大，允許轉(zhuǎn)速偏低，在某種情況下不便于安裝布置工程機(jī)械運(yùn)輸機(jī)械冶金機(jī)

6、械3為零的情況下，泵的輸出為補(bǔ)償泄漏和提供先導(dǎo)壓力油，而系統(tǒng)壓力保持不變。補(bǔ)償器的響應(yīng)時(shí)間非常短，不會(huì)產(chǎn)生壓力超調(diào)。葉片馬達(dá)和葉片泵一樣，也有單作用式和雙作用式之分。由于單作用式液壓馬達(dá)的偏心量小，容積效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故一般所用的液壓馬達(dá)都是雙作用式的。因此，變量葉片馬達(dá)很少在工業(yè)上使用。1.1.2.2軸向柱塞泵（馬達(dá)）的發(fā)展歷史（1）彎軸或軸向柱塞泵（馬達(dá)）這是漢斯托馬(HansThoma)1940年的發(fā)明。此后于1946年，他又對(duì)

7、缸體的同步驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了改進(jìn)，將萬向接頭改為連桿方式，將閥板由平面改成球面。最近，博世力士樂(BoschRexroth)公司又推出了將連桿與柱塞組成一體的采用錐形柱塞(柱塞桿裝在密封部上)的改進(jìn)型式。該發(fā)明自問世以來60多年間內(nèi)不斷進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為各領(lǐng)域最廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。目前只有博世力士樂公司生產(chǎn)變量彎軸泵，主要品種有A7V系列，排量為20～1000mLr，最高壓力為35MPa，變量角為18。該公司還開發(fā)了A7VO系列泵，該泵為錐形連

8、桿活塞式，排量為28～1000mLr，最高壓力為40MPa。在A7V和A7VO基礎(chǔ)上，博世力士樂公司還開發(fā)了A6V和A6VM變量馬達(dá)。此外，林德公司也生產(chǎn)BMVR型變量彎軸馬達(dá)，但最大排量只有50.2～60.3mLr，額定壓力為42MPa，最高壓力為50MPa，供小型液壓設(shè)備閉式回路用。目前，北京華德液壓集團(tuán)有限公司、上海液壓泵廠、貴陽501廠等生產(chǎn)博世力士樂的彎軸泵和馬達(dá)。彎軸泵和馬達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)如下。1)由于結(jié)構(gòu)原因，彎軸泵不能帶輔助

9、泵，因此只能作為開式回路用泵；此外，由于彎軸泵的變量機(jī)構(gòu)帶動(dòng)缸體一起擺動(dòng)，因此變量的響應(yīng)速度較低。2)作為變量泵，由于其制造工藝復(fù)雜，成本較高，因此，排量在250mLr以下的變量泵正逐步喪失競爭優(yōu)勢(shì)，但大排量泵還非其莫屬。3)無論定量還是變量馬達(dá)，特別是彎軸角40的錐形連桿活塞結(jié)構(gòu)，由于其具有起動(dòng)和傳遞轉(zhuǎn)矩大的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，有較好的發(fā)展前途。（2）斜盤式軸向柱塞泵與馬達(dá)這是對(duì)1905年哈維威廉(HarveyWilliams)和雷諾茲詹尼(R

10、eynoldsJanney)發(fā)明的軸式液壓傳動(dòng)裝置進(jìn)行改進(jìn)后得到的，結(jié)構(gòu)更加簡單的變量泵與變量馬達(dá)，1950年后已開始了大量生產(chǎn)。與斜軸式相比，它體積小、重量輕，具有良好的排量控制響應(yīng)性能，所以在各種液壓泵中的應(yīng)用日益擴(kuò)大。斜盤式軸向柱塞泵與馬達(dá)還可以有輕型與重載之分。1）輕型軸向柱塞泵和馬達(dá)。2）重載斜盤泵和馬達(dá)重載斜盤泵和馬達(dá)是指用于工作條件較惡劣、負(fù)載重、額定壓力為31.5～42MPa、最高壓力為40～50MPa結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的斜盤泵