變量泵的分功率控制、全功率控制、交叉功率控制
簡(jiǎn)介：分功率控制分功率變量系統(tǒng)中兩個(gè)液壓泵各有一個(gè)獨(dú)立的恒功率調(diào)節(jié)器，每個(gè)液壓泵流量只受液壓泵所在回路負(fù)載壓力的影響，如圖1a所示，圖1b為雙泵特性曲線。分功率系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)恒功率液壓泵組合在一起，每一個(gè) ...
分功率控制
分功率變量系統(tǒng)中兩個(gè)液壓泵各有一個(gè)獨(dú)立的恒功率調(diào)節(jié)器，每個(gè)液壓泵流量只受液壓泵所在回路負(fù)載壓力的影響，如圖1a所示，圖1b為雙泵特性曲線。分功率系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)恒功率液壓泵組合在一起，每一個(gè)液壓泵最多吸收柴油機(jī)50%的額定功率。而且只有當(dāng)每臺(tái)液壓泵都在壓力調(diào)節(jié)范圍P0≤P≤Pmax內(nèi)工作時(shí)，才能利用全部功率。由于每個(gè)回路中負(fù)載壓力一般是不相等的，因此液壓泵的輸出流量不相等。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：兩個(gè)液壓泵的流量可以根據(jù)各自回路的負(fù)載單獨(dú)變化，對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性?xún)?yōu)于全功率系統(tǒng)。其主要缺點(diǎn)在于：由于每個(gè)液壓泵最多只能吸收柴油機(jī)50%的功率，而當(dāng)其中一個(gè)液壓泵工作于起調(diào)壓力之下時(shí)，另外一個(gè)液壓泵卻不能吸收柴油機(jī)空余出來(lái)的功率，使柴油機(jī)功率得不到充分利用，從而限制了挖掘機(jī)的工作能力，因此這種系統(tǒng)在國(guó)外大、中型挖掘機(jī)上基本被淘汰。
圖1 分功率變量系統(tǒng)
全功率控制
全功率變量系統(tǒng)
在全功率變量系統(tǒng)中，液壓泵的功率調(diào)節(jié)有兩種形式。一種是兩個(gè)液壓泵共用一個(gè)功率調(diào)節(jié)器，如Rexroth的A8VO泵，經(jīng)壓力平衡器將兩液壓泵的工作壓力PA1、PA2之和的一半作用到調(diào)節(jié)器上實(shí)現(xiàn)兩泵共同變量；另一種是兩個(gè)液壓泵各配置一個(gè)調(diào)節(jié)器，如川崎的K3V泵（工作原理如圖所示2b所示），兩個(gè)調(diào)節(jié)器由液壓聯(lián)動(dòng)，兩個(gè)液壓泵的壓力油各通入本泵調(diào)節(jié)器的環(huán)行腔和另一個(gè)液壓泵調(diào)節(jié)器的小端面腔，實(shí)現(xiàn)液壓聯(lián)動(dòng)，因小端面腔面積與環(huán)行腔面積相等，各液壓泵壓力的變化對(duì)調(diào)節(jié)器的推動(dòng)效應(yīng)相等，使兩個(gè)液壓泵的斜盤(pán)擺角相等，輸出流量相等，可使兩個(gè)規(guī)格相同且又同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持同步關(guān)系。決定液壓泵流量變化的壓力是兩個(gè)液壓泵工作壓力之和P=P1+P2，只要滿(mǎn)足2P0≤P≤2Pmax，兩個(gè)液壓泵功率總和始終保持恒定，不超過(guò)柴油機(jī)的功率。但每個(gè)液壓泵的功率與其工作壓力成正比，其中一個(gè)液壓泵有時(shí)可能在超負(fù)荷下運(yùn)行，系統(tǒng)特性如圖3所示。其優(yōu)點(diǎn)在于：第一，能夠在一定條件下充分利用柴油機(jī)功率；第二，兩個(gè)液壓泵各自都能夠吸收柴油機(jī)的全部功率，提高了工作裝置的作業(yè)能力；第三，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于以上特點(diǎn)，全功率變量泵液壓系統(tǒng)在挖掘機(jī)上曾經(jīng)得到大量應(yīng)用。上述全功率變量系統(tǒng)，其性能還不夠理想，其單泵特性曲線如圖4所示。因液壓泵的工作點(diǎn)總是沿著abcde折線自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)際是在最大功率、最大流量和最大壓力三種極端工況下工作。挖掘機(jī)工作時(shí)并非時(shí)刻都需最大功率、最大流量和最大壓力。如果柴油機(jī)處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)，或者作業(yè)負(fù)載較輕以及工作裝置處于強(qiáng)阻力微動(dòng)時(shí)，若按上述特性運(yùn)行必然造成能量浪費(fèi)，而又無(wú)法通過(guò)人為控制改變液壓泵的運(yùn)行狀況，因此全功率系統(tǒng)不可避免地存在功率損失。目前開(kāi)中心系統(tǒng)不是單獨(dú)采用全功率控制功能，而是與其他控制結(jié)合起來(lái)，如負(fù)流量控制、正流量控制、功率變化控制等。大多數(shù)國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)采用全功率控制與負(fù)流量控制的組合，對(duì)液壓泵的輸出功率進(jìn)行控制，以減少極端工況下的功率損失。
圖3 全功率變量系統(tǒng)特性
圖4 恒功率變量單泵特性
交叉功率控制
由于分功率變量系統(tǒng)只是兩個(gè)液壓泵的簡(jiǎn)單組合，每一個(gè)液壓泵最多吸收柴油機(jī)50%的功率，當(dāng)一個(gè)液壓泵工作于起調(diào)壓力之下時(shí)，另外一個(gè)液壓泵卻不能吸收柴油機(jī)空余出來(lái)的功率。針對(duì)此缺點(diǎn)，在分功率系統(tǒng)基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了交叉功率控制。交叉功率控制從原理上講是一種全功率調(diào)節(jié)，與上述全功率控制不同的是兩個(gè)液壓泵的排量可以不同。通過(guò)交叉連接配置，兩個(gè)液壓泵的工作壓力互相作用在對(duì)方的調(diào)節(jié)器上，每個(gè)液壓泵的輸出流量不僅與自身的出口壓力有關(guān)，還與另一液壓泵的出口壓力有關(guān)。如果一臺(tái)液壓泵不工作或者以小于50%的總驅(qū)動(dòng)功率工作，則第二臺(tái)液壓泵自動(dòng)地利用剩余的功率，在極端情況下可達(dá)到100%總驅(qū)動(dòng)功率。交叉功率控制既具有根據(jù)每一液壓泵的負(fù)載大小調(diào)整液壓泵輸出的能力，又能充分利用柴油機(jī)的功率。但是交叉功率控制液壓泵的工作點(diǎn)仍像圖4所示的那樣被限制在abcde折線上，而不能在折線下方的面工況內(nèi)變化。目前，交叉功率控制并不是單獨(dú)起作用，而是與其它控制方法結(jié)合起來(lái)，對(duì)雙泵功率之和進(jìn)行限制，圖5所示的交叉功率控制就是與壓力切斷控制的組合。
圖5 交叉功率控制泵的原理
壓力切斷功能優(yōu)先于交叉?zhèn)鞲锌刂疲串?dāng)系統(tǒng)壓力低于壓力切斷的設(shè)定壓力時(shí)，交叉?zhèn)鞲锌刂破鹱饔茫划?dāng)系統(tǒng)壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，壓力切斷閥動(dòng)作，系統(tǒng)壓力進(jìn)入功率調(diào)節(jié)器的變量缸大腔，使液壓泵的排量變小。
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