直接控制-直接位置反馈式排量调节液压马达

这种反馈连接方式相当于常规变量泵的伺服变量方式,即变量活塞跟踪先导阀的位移而定位。图1a中的F。为与输入信号相当的输入力,可以是手动的、机械的、液压的。这种变量机构有以下的特点

1)稳态时变量活塞和先导阀芯的位移相等。

2)变量活塞的响应速度,取决于先导阀的输出流量。

3)先导阀芯的通流面积是(y-x)的函数,所以总是在开口量很小的情况下跟踪(如图1所示,y为先导阀芯位移,x为变量活塞位移)

4)先导阀口零位附近的流量增益和压力增益,决定这种方式的响应性能。

研究表明,以上所述特点除第1)项仅适用于图1a所示的位移直接反馈型外,其余三项几乎是所有变量机构的共同特点。

图1仅说明了直接位置反馈式排量调节泵的工作原理,这种变量原理图只画出接受输入信号的变量控制阀和变量缸,并以变量缸的位移代表变量泵几何参数(斜盘倾角,或定、转子之间的偏心距)的变化,是一个典型的三通阀控制差动缸的直接位置反馈机液伺服系统。在图示的直接位置反馈中,变量控制的先导阀套通过连杆与变量活塞机构相连;图1a的位移直接反馈的原始状态假设为先导阀处于中位,变量活塞小腔直接作用着先导控制油压,变量活塞大腔(控制敏感腔)充满控制油液,变量活塞处于轴向力平衡状态,泵的排量与输人信号Fc对应。并设定x方向是使排量调节参数增大方向。由输入信号增大时的慢动作分解可知,增大的输出力使阀芯左移,在将先导阀口(A→T)逐步打开时,变量活塞大腔的部分油液(与信号增量对应)通过打开的阀口流回油箱(先导阀处在右边的位置),引起变量活塞左移(先导阀口流量的积分决定变量活塞的位移)并带动先导阀阀套一起左移,将刚才打开的先导阀口重新关闭,进入一个新的平衡位置。这里,实现了泵的排量(变量活塞位移)与输入信号的近似线性的关系。

Bosch rexroth公司的A4V泵,是斜盘式结构的轴向柱塞式多功能变量泵,其排量控制具有多种形式,图2是其变排量控制原理图。A4V泵还带有一个辅助泵,用来给闭式回路补油,并给变量缸提供先导控制油。其中还装有一个限制最高补油压力的溢流阀。泵的两条输出油路上各有一个安全阀,保护油路高压侧,避免超载。

根据先导控制阀的驱动方式,变量控制可分为先导液压控制、手动液压伺服控制、凸轮液压伺服控制和电液比例控制,以及后面将要讨论的DA型速度敏感控制等多种形式。其典型控制特性曲线见图3。

对于先导液压控制型(见图3a),变量缸的先导控制油(二级控制油)也来自辅助泵。而变量活塞的位移取决于来自Y1与Y2两路先导阀控制油(一级控制油)的压力差Pst。一般情况下,当一路通控制油时,另一路的油压为零,改变Pst就可以无级地调节泵的排量。一级先导控制油来自Y1或Y2,决定了泵的排油方向。由于二级控制油来自主泵之外的辅助泵,解决了双向变量泵过零点的原动力,所以,主泵可根据±Pst在正负排量之间转换。

对于电液比例控制,先导阀芯由两只比例电磁铁驱动,泵的排量与比例电磁铁的控制电流成比例。

不同的变量方式,是按先导控制阀的驱动方式来区分的,即按输入的变量控制信号来区分。

从控制特性曲线(参见图3)可见,除了凸轮控制外,其他控制方式,都存在一定的零位死区。对于先导液压控制与电液比例控制,其零位死区约占控制范围的1/3。