电液比例轴向柱塞泵简介

电液比例轴向柱塞泵液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件，它是每个液压系统中不可缺少的核心元件，合理的设计液压泵对于液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。在液压系统中，变量轴向柱塞泵因具有调节功能、低噪声和先进的控制技术，而广泛的应用于注塑机械、建材机械、加工机械、工程机械、交通运输机械以及船舶、航空军事等领域。闭环型电液比例轴向柱塞泵可以进行压力和流量的自动控制。近年来，轴向柱塞泵的发展趋势呈现出了以下一些新的特点：高速化、高压化是轴向柱塞泵的发展方向。这体现了其功率密度的提高，而且使其可以直接与发动机匹配，应用更为方便。轻型轴向柱塞泵由于成本仅比叶片泵高20%左右，但是性能却比其高不少，可以和叶片泵进行竞争，这也是轴向柱塞泵的一个发展方向。和电子技术相结合，实现多种控制方式。Rexroth公司推出的电子泵，实现对压力流量进行精确的闭环控制。此外变频控制也在液压电梯、注塑机等领域逐步开始应用。电液比例技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已成为现代控制工程的基本技术构成之一。从广义上观察，在应用液压传动与控制和气压传动与控制的工程系统中，凡是系统的输出量，如压力、流量、位移、转速、速度、加速度、力、力矩等，能随输入控制信号连续成比例地得到控制的，都可以称为比例控制系统。但是在工程实用上，往往根据输入信号的不同和系统构成的特点等，将广义的比例控制系统作出区分：根据输入控制信号方式，区分为手动控制和电液控制；根据控制系统构成特点和技术特性，进一步将广义概念上的电液控制区分为一般概念上的电液伺服控制和电液比例控制。电液比例技术的发展可以分为四个阶段：从1967年瑞士Beringer公司生产KL比例复合阀起，到70年代初日本油研公司申请了压力和流量两项比例阀专利为止，标志着比例技术的诞生时期。1975年到1980年间，可以认为比例技术的发展进入了第二阶段。采用各种内反馈原理的比例元件大量问世，耐高温比例电磁铁和比例放大器在技术上也日趋成熟。其应用领域日渐扩大，不仅用于开环控制，也被应用于闭环控制。20世纪80年代，比例技术的发展进入了第三阶段。比例元件的设计原理进一步完善，采用了压力、流量、位移内反馈和动压反馈及电校正等手段，使阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步发展。20世纪90年代中后期开始，比例技术在固定工程设备上不断得到广泛应用的同时，开始大量行走机械领域，各种节能的负载敏感控制、负载适应控制等节能器件与系统日益增多。电液比例控制系统，由电子放大及校正单元、电液比例控制单元（含电机械转换器在内的比例阀、电液比例变量泵及变量马达）、动力执行单元及动力源、工程负载及信号检测反馈处理单元所组成。电液比例控制液压泵，大多是在原有变量泵基础上增设电液比例控制先导阀而实现的，即利用电-机械转换器（如比例电磁铁）和先导阀来操纵变量机构。这不仅是操作方式不同，更重要的是可利用微电子技术、计算机技术、检测反馈技术和容积调节的综合优势，方便地引入各种策略，便于利用电信号实现功率协调或各种适应控制，以及利用现场总线技术等，这对于高压大功率系统的性能改进和节能，都有重要意义。轴向柱塞泵由于柱塞结构紧凑、工作压力高、效率高、容易实现变量等优点，因此被广泛应用于工作压力高、流量大而又需要调节的液压系统中。轴向柱塞泵一般都由缸体、配油盘、柱塞和斜盘等主要零件组成。缸体内有多个柱塞，柱塞是轴向排列的，即柱塞的中心线平行于传动轴的轴线，因此称它为轴向柱塞泵。但它又不同于往复式柱塞泵，因为它的柱塞不仅在泵缸内做往复运动，而且柱塞和泵缸与斜盘相对有旋转运动。柱塞以一球形端头与斜盘接触。在配油盘上有高低压月形沟槽，它们彼此由隔墙隔开，保证一定的密封性，它们分别与泵的进油口和出油口连通。斜盘的轴线与缸体轴线之间有一倾斜角度。轴向柱塞泵的工作原理，当电动机带动传动轴旋转时，泵缸与柱塞一同旋转，柱塞头永远保持与斜盘接触，因斜盘与缸体成一角度，因此缸体旋转时，柱塞就在泵缸中做往复运动。以一柱塞为例，它从0°转到180°，即转到上面柱塞的位置，柱塞缸容积逐渐增大，因此液体经配油盘的吸油口a吸人油缸；而该柱塞从180°转到360°时，柱塞缸容积逐渐减小，因此油缸内液体经配油盘的出口排出液体。只要传动轴不断旋转，泵便不断地工作。改变倾斜元件的角度，就可以改变柱塞在泵缸内的行程长度，即可改变泵的流量。倾斜角度固定的称为定量泵，倾斜角度可以改变的便称为变量泵。轴向柱塞泵一般用于机床、冶金、锻压、矿山及起重机械的液压传动系统中，特别广泛地应用于大功率的液压传动系统中。为了提高效率，在应用时还通常用齿轮泵或滑片泵作为辅助油泵，用来给油，弥补漏损及保持油路中有一定的压力。当前国内外着力发展效能高、节能好和适应性能强的液压泵。电液比例方式控制的液压泵就是其中一种。按泵输出的参数可分为流量泵、压力泵和压力-流量复合型。它们的特点是泵输出的参数按输入给比例电磁铁的电信号成比例地变化。由此获得不同于其它变量泵的特点。轴向柱塞泵的变量控制方式多种多样，按照操纵方式不同，有手动、电动、比例、伺服等，按照是否有反馈可以分为开环和闭环控制，闭环控制又有恒压、恒流、恒功率和负载敏感的适应性控制等等，轴向柱塞泵的控制方式的优劣已经成了衡量其品质的一个重要指标，但变量控制也存在着一些问题，这些问题的改善和解决也是轴向柱塞泵/马达的一项重要技术。由于轴向柱塞泵配流结构，会产生较大的流量和压力脉动，对控制的干扰比较大。变量范围偏小。斜盘泵主要依靠改变斜盘倾角来实现变量，倾角受倾覆力矩以及滑靴结构等因素的限制，一般在18°以内。德