液压柱塞泵杠杆调节值功率控制机构.pdf

液压往塞泵缸扦调节值功率控制机构 余丙才， 邱世平 ， 齐善燕 安徽博一流体传动股份有 限公司 0 0 0 K 0} 0e． o 虻 o o ； 叼 e． o l } 0 0 o 令0 e圮 0e岫0 } 9e叼} 0毛 0 争 0 } 0e虻 0 o 争 0 } o } 0 摘 要 常用的恒功率控制液压柱塞泵， 其恒功率控制机构主要依靠连杆机构以及功率弹簧之 间的力平衡关系来近似实现恒功率控制， 结构复杂， 出现故障时检修困难。介绍液压柱塞泵杠杆调节 恒功率控制机构的工作原理、 公式推导及其在液压柱塞泵恒功率控制中的应用。实践证明， 液压柱塞 泵杠杆调节恒功率控制机构结构简单， 性能可靠且安装检修方便。 关键 词 杠杆机构 ； 力矩平衡 ； 恒功率控制 液 压柱 塞 泵是 液 压挖 掘 机 中的核 心 部 件 之 一 。考 虑节能 问题 ， 目前 市场 上液压挖 掘机所 用 的液 压柱塞泵 基本上 都采用 恒功率控 制 ， 以充 分 利用发 动机的功率 ， 以川崎 K 3 V系列液压柱 塞泵 为例 ， 其通过复杂的挂板连杆及两根功率弹簧来 近似 得 到恒 功率 控制 ， 结 构复 杂 ， 出现 故 障 时不 易查 找故 障源 ， 检修 困难 。本 文介绍 一种液压 柱 塞泵杠杆 调节恒功率控制机 构 。 l 工作原理 我公 司研发 的液压柱塞泵杠杆 调节恒功率控 制机 构主要通 过调 节杠杆上的力 矩平衡来 实现恒 功率控制， 杠杆调节恒功率控制机构原理如图 1 所 示 。当液压柱塞泵 1 的出F I 压力 P 随负载增大而增 大 ， 其通过推力活塞 8作用于调节杠杆 9上的力为 ； F 2 产生的力矩 使调节杠杆 9绕 O点旋转 ， 推 1 ． 液压柱塞泵主体2 ． 变量活塞3 ． 中位控制阀阀套4 ． 中位控制阀阀芯5 ， 1 2 ． 弹簧6 ． 控制阀阀套7 ． 控制 阀阀芯8 ． 推力活塞9 ． 调节杠杆1 0 ． 拨块1 1 ． 反馈顶杆 图 1 杠杆调节恒功率控制机构原理图 动控制阀阀芯 7压缩弹簧 1 2 ， 当P 达到设定的起调 点 进入恒功率段 的起点 时 ， 控制 阀芯 7正好处于 打开与关闭的临界点 ，此时弹簧 1 2的压缩量为 △f ， 弹簧 1 2反作用于调节杠杆 9的力为 ， 力矩为 。当P 继续增加 A p时 ， 中位控制 阀阀 F I C与阀 口 B接通 ， 液压柱塞泵 1的出 口压力油通过 中位控 作者简介 余丙才 1 9 8 3 一 ， 男， 安徽合肥人， 学士， 研究方向 液压元件设计。 一 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 制 阀阀套 3与 中位控制 阀阀芯 4的通道 中位控制 阀 口 D与 中位控制 阀 口 E流进变量活塞 2的大 腔 ， 当变量活塞 2大腔 内的压力 小于 P 与变量活 塞 2大端 的截 面积之积大于变量活塞 2小腔 内的 压力 P 与变量活塞 2小端截面积之积时 ， 变量活塞 2向左移动 ， 液压柱塞泵 1的流量开始变小 ， 变量活 塞 2带动拨块 l 0上 的推力活塞 8向左移动 ， 的 作用力臂减小 ，作用于调节杠杆 9上的力矩 变 小 ， 控制 阀阀芯 7在弹簧 1 2的作用下右移 ， 阀口 C 与 阀口 B断开 ， 从而使 P 稳定在某一压力 实际上 由于泄漏 的存在 ， 控制阀阀芯 7的阀 口 c与阀 口 B 始终有微小 的开 口 。 2 公式推导 在液压柱塞泵达到设计 的起调点 进入恒功率 段 的起点 之后 的任何变量点 ， 控制 阀阀芯 7的位 移量 即弹簧 1 2的压缩量 恒定 ， 作用 于调节 杠杆 上 9的两力矩大小相等 ， 即 M。 ， 方 向相反 ， 如图 2所示 。 图 2 调节杠杆受力分析 Ml Ll 1 X 2 A Z 3 _ p XA 4 式 中 k为弹簧刚度 ； A z 为弹簧在 中位控制 阀阀口 c与阀 口 B处于打开与关闭临界位置 时的压缩量 ； P 为液压柱 塞泵 的出口压力 ； ， 为调节杠杆尺寸 参数 ； A为推力活塞截面积。 由 1 ～ 4 式可推导出液压柱塞泵的出 口压力 表达式 一 52一 5 液压柱塞泵流量 p的表达式 Q z D ， t a n y 6 t a n y 7 L, 2 由 6 、 7 两式推导 出 Q } ～ z D s 8 式 中 d 为柱塞直径 ； z为柱塞数 ； 为柱塞分布 圆 直径 ； 为液压柱塞泵的转速 ； 为拨块球头 中心线 至斜盘转轴 中心线在 Y轴方向投影长度 ， 此为定值 ， 见 图 3 ； 为拨块球头中心线至斜 盘转轴 中心线在 轴方向的投影长度 ， 见图 3 。 图 3 液压柱塞泵斜盘转轴中心线与拨块球头中心线几何关系 图 2 、 图 3中的 是 同一尺寸 ， 通过液压柱塞泵 结构设计保证 。 由 5 、 8 两式可得液压柱塞泵输出功率 ， 、 ， N p s “ Q 孚 - ， ．z ‘ 耵 Z D j n k△l L l 一 4 AL2 一。 式 中 C为仅与液压柱塞泵结构有关的常数 。 3 试验 曲线 图4是我公司开发的采用杠杆调节机构进行 恒功率控制的 B P A1 0 0型液压柱塞泵 的型式试验曲 线。从图4 可以看出， 在起调点之后 ， 功率和转矩基 本恒定不变，压力一 流量曲线在起调点之后近似双 曲线 ， 即 Q c 。试验曲线很好地验证了液压柱 塞泵杠杆调节机构恒功率控制的设计思想 。 下转第 6 6页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 这是保证施工质量的关键 ； 3 经常抽样检查 ， 及时调整作业参 数 ， 纠偏于 起始 ， 也是十分有效的质量保证措施 ； 4 控制好加热温度 各机型加热能力不同 ， 既 要使沥青二次损伤程度最小 ，又要减少沥青的蓝 烟 ， 维持较好 的作业环境 。热 风循环加热产生较少 的蓝烟 ， 对环境污染小。 根据 A R 2 0 0 0型热再生机组的作业情况 ，对施 工设备提 出一些改进建议 1 建议将作业数据 如地面加热温度 ， 作业时 的气温、 风力及风向等影响因素 送入计算机进行 分析 ， 实现操作自动化， 减少人为因素， 提高沥青路 面再生质量 ； 2 建议采用多方位可视屏 幕 ，监 控机组 运行 特别是机组间距 和作业情况 ， 减轻操纵人员的劳 动强度。 5 结束语 沥青路面热再生施 工工艺为连续作业 ，效率 高 ，对交通干扰小 ，并在施工后 2 ～ 3 h即可开放交 通 ， 可大大缓解 因施工造成 的交通压力 。而且 ， 沥青 路面热再生工艺节约材料 ， 减少污染 ， 符合 国家 “ 十 二五” 期 间节能环保 的产业政策 。随着热再生工艺 技术 的逐步完善和相关设备的不断改进 ， 预计未来 就地热再生工艺在沥青路面维修 中将会较 常规 的 冷铣刨 摊铺新沥青混合料 路 面维修方法 占更大 的比重 。 通信地址 张家口市纬二路通泰写字城南楼 0 5 4 2 张家口市 交通运输局 0 7 5 0 0 0 收稿 日期 2 0 1 1 - 1 2 0 2 上接第 5 2页 、 专 々 砖 缸 9 ； 搿 ≈ ％ 嘲 ‘ 一 ／ ／ ＼ ． f ．-- - _ 夕 一曲战0． 涛 tL , mt n． _ I咀 蛾 ’ 。 哺k W 一瞎垃2 转越N m 电q q l 妇 一 - 仑 l 面{ ‰曝妒 嗣置吸i 覃 安徽博一梳体伟勘股份有限公司实验室 2 0 1 1 - 1 0 蠢 曩 髓 J【 誓盎 I 属 J 【 i- - - 4四C t ,m i．- m 图 4 B P A1 0 0 型液压柱塞泵型式试验曲线 4 结束语 我公 司开发 的液压柱塞 泵杠杆调节恒功率控 制机构具 有结构简单 ，加工制造及维护方便等优 点， 并可根据需要附带中位节能、 负载敏感以及压 力切断等控制方式 ， 目前 ， 此套杠杆调节恒功率控 制机构已在我公司 B P A I O 0及 B P A 6 3 S 等型液压柱 塞泵上得到应用 ， 效果 良好。 一 6 6一 参考文献 [ 1 】雷天觉． 液压工程手册【 M】 ． 北京 机 械工业 出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 2 】李玉琳． 液压元件与系统设计【 M ] ． 北京 北京航空航天大 学 出版社 ， 1 9 9 1 ． 通信地址安徽省合肥市蜀山新产业园区仰桥路 1 号安徽 博一流体传 动股份有 限公司 2 3 0 0 3 1 收稿 日期 2 0 1 1 - 1 1 - 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m