装有通用比例压力阀的恒压式变量柱塞泵

　　0 引言

　　恒压式变量柱塞泵是一种应用非常广泛的液压源,泵中的恒压变量机构实质为定值调节系统,它能使泵在排出流量变化下,基本上保持排油压力为恒值,由于它的这些优点而被广泛应用于许多领域,特别是在注塑行业,它可以使保压时流量损失最小。恒压式变量柱塞泵的输出压力在一定范围内可以任意设定,但是其压力设定需要人手动调节弹簧的压缩量,一经设定在工作中压力再改变,还需要人手动调节弹簧的压缩量。本文通过对恒压式变量柱塞泵的变量机构进行改进,使得柱塞泵的设定压力可以在工作过程中实时进行调整。

　　1 改进方法^[1]

　　本文对国产的某型恒压式变量柱塞泵进行改进。改进方法是在泵的恒压变量机构(如图1a)B处打一个孔,将A孔堵死,用高压软管将比例远程调压阀与恒压泵变量机构中的弹簧调节腔连接,用比例远程调压阀设定压力所产生的力和弹簧力之和来代替原来的弹簧力。这样就可以方便地通过调整比例远程调压阀的压力来调整恒压泵的设定压力,使得柱塞泵的设定压力在工作过程中可以实时进行调整,达到节能、环保的效果。改进后系统的原理图如图1b。通过调整输入比例远程调压阀的电流量,来调整恒压泵的设定值。

　　2 模型建立^[2~4]

　　从泵的出口到恒压阀右侧和变量活塞右侧的体积称为第一容腔V1。恒压阀左侧到溢流阀的体积称为第二容腔V2。变量活塞左侧到恒压阀的体积称为第三容腔V3。溢流阀称为x,恒压阀称为y,变量活塞称为z。

　　恒压阀力平衡方程:

　　其中:p1、p2、p3为3个压力腔的压力,XX为溢流阀阀芯位移、XY为恒压阀位移、XZ为变量活塞的位移,XX0、XY0、XZ0为预压缩量,AX、AY为溢流阀、恒压阀的受力面积,AZL、AZR为变量活塞左右受力面积,KSX、KSY为稳态液动力,KX、KY、KZ为弹簧刚度,BX、BY、BZ为运动黏性阻尼系数,KqX、KqY为阀口流量增益,KCX、KCY为阀口流量压力系数,MX、MY、MZ为运动件质量,KEM为比例溢流阀电磁铁电流-力增益,KQ为泵的排量梯度,N为泵的转速,G3为阻尼孔液导,QL为负载流量。

　　3 仿真^[5]

　　根据上述液压系统的数学模型方程,利用仿真软件MATLAB/Simulink,对系统进行仿真。仿真结果如图2。

　　当电流Id以阶跃信号的形式输入,系统输出压力变化仿真曲线如图2。横坐标为时间,纵坐标为压力。系统调整时间约为1.3s,最大超调量为1.2MPa。仿真结果显示系统能够满足设备工况需要。

　　4 结论

　　使用性能优良的比例远程调压阀,把恒压式变量柱塞泵改造为电液比例恒压式变量柱塞泵,就可以在工作中根据系统要求对泵的输出压力进行远程实时控制。将所改进的系统应用于实际设备,能够满足工况需要,达到了满意效果。并且改进后的系统可以减少溢流损失,减少系统发热,比改进前节能30%以上[6]。