CN106351813B - 紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵，包括电比例控制阀（1）和泵体，电比例控制阀（1）连接有比例电磁铁（7），泵体连接有斜盘（6），电比例控制阀（1）设置在斜盘（6）的一侧，在斜盘（6）相对于电比例控制阀（1）的另一侧设有回位弹簧（5）；控制方法是当给比例电磁铁的输入电信号时，电比例控制阀的电比例阀阀芯左右两侧分别受到比例电磁铁的推力和斜盘旋转导致的反馈力，使电比例阀阀芯保持一个动态平衡，而斜盘也处于电信号所对应的一个摆角。本发明能减少柱塞泵的整体体积，紧凑型强；还有全部油路可设置在泵壳体内，能进一步减小体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种斜盘式变量柱塞泵，特别是一种紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵及其控制方法。
背景技术
斜盘式电比例轴向柱塞泵是常用的液压动力元件，通过改变输入比例电磁铁电流的大小即可对其排量进行控制。目前工程机械现有的斜盘式电比例变量柱塞泵一般通过在斜盘两端分别设置一个油缸，通过电比例控制阀控制油液流入或者流出两个油缸来达到改变斜盘倾角的目的。常规的两个油缸分别为两个推动斜盘摆动的油缸，两个油缸直接与斜盘接触，会造成斜盘两侧整体的长度变大，而导致泵整体体积的增大。但是对于现有的工程机械而言，柱塞泵的体积越小越方便整体结构的布局。但是现有的斜盘式电比例柱塞泵的两个油缸的布局形式，从结构上限制了柱塞泵小型化的可能，不利于工程机械的小型化要求。并且常规的电比例排量控制泵，其控制油路需要以油管的形式安装在泵体以外，不利于工程机械的安装与运输。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵及其控制方法。本发明能减少柱塞泵的整体体积，紧凑型强；还有全部油路可设置在泵壳体内，能进一步减小体积。
本发明的技术方案：紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵，其特征在于：包括电比例控制阀和泵体，电比例控制阀连接有比例电磁铁，泵体连接有斜盘，电比例控制阀设置在斜盘的一侧，在斜盘相对于电比例控制阀的另一侧设有回位弹簧。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵中，所述电比例控制阀包括电比例阀阀套，电比例阀阀套外端部上设有变量缸，电比例阀阀套的侧部设有压力油口、回油口和进变量缸压力油口，电比例阀阀套内壁上设有电控阀芯台阶，电比例阀阀套内设有电比例阀阀芯，电比例阀阀芯内经反馈弹簧设有延伸至变量缸内的导杆，电比例阀阀芯内端部与电比例阀阀套之间设有调压弹簧，变量缸端部设有钢球，钢球与斜盘活动连接。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵中，所述电比例控制阀上并联有压力切断阀，变量缸经单向阀B与压力切断阀连接；所述泵体的出油口还经一对反向设置的单向阀A和单向阀C连接有外控接口。
根据前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法，当给比例电磁铁的输入电信号时，电比例控制阀的电比例阀阀芯左右两侧分别受到比例电磁铁的推力和斜盘旋转导致的反馈力，使电比例阀阀芯保持一个动态平衡，而斜盘也处于电信号所对应的一个摆角。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法中，当比例电磁铁断电或低于变量起点值时，外控接口的压力油或出油口的压力油经过电控阀芯台阶右侧进入变量缸，在压力油的作用力下,斜盘被推至零摆角，此时泵体输出流量为0。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法中，当比例电磁铁输入电流逐渐增加时，电控阀芯台阶右侧阀口关闭，进入变量缸的压力油被切断，同时，电控阀芯台阶左侧开启，变量缸中的压力油通过阀芯台阶左侧进入回油，使变量缸中的压力下降，斜盘在回位弹簧的作用下，摆角逐渐增大，同时泵体的排量逐渐增大。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法中，所述斜盘角度在增大的过程中，通过钢球、导杆将斜盘的角位移转化成变量缸直线位移，反馈弹簧的力随直线位移量的增大而增大，电比例阀芯在反馈弹簧力的作用下，电控阀芯台阶左侧关闭，电控阀芯台阶右侧打开，压力油重新进入变量缸，直至变量缸两侧建立新的力平衡状态。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法中，当比例电磁铁的输入电流逐渐减小时，电控阀芯台阶左右侧阀口开闭进行了切换，电控阀芯台阶左侧关闭，电控阀芯台阶右侧打开，高压油经过电控阀芯台阶右侧进入变量缸，变量缸中的压力逐渐升高，从而压缩回位弹簧，使斜盘摆角逐渐较小，同时泵的排量逐渐减小。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法中，当电流上升使排量增大时导致系统压力上升，通过压力切断阀进行压力切断实现自我保护。
前述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法中，当压力切断阀未开启时，单向阀B处于关闭状态，此时的压力切断阀做回油通道使用；当压力切断阀开启后，单向阀B打开，此时，电比例阀阀芯受电流作用处于任何位置，斜盘都将在液压力的作用下推至0摆角，实现压力切断。
与现有技术相比，本发明通过将变量缸设置在斜盘一侧减少了斜盘的摆动方向上的整体长度，相较于现有电比例泵，本发明采用的变量缸，其长度尺寸只有现有结构的一半，这样当斜盘整体摆动时所需要的空间就更小，并且将控制油路集成在泵壳体上，所以泵体可以相对地做得更小，以减少整体体积。没有外部油管，不管是运输还是安装，都装变的更加简单和易操作。并且使用电比例控制阀进行控制，只要对主泵的输入电流进行编码控制，就能使主机对各种工况下的排量进行调节，可实现主机的智能化控制。本发明所使用的零件数，只有现有电比例泵的一半，因此本发明具有抗干扰能力强的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是电比例电磁阀的结构示意图；
图3是压力切断阀的结构示意图；
图4是本发明的控制原理示意图。
附图中的标记为：1-电比例控制阀，2-反馈弹簧，3-转子，4-柱塞，5-回位弹簧，6-斜盘，7-比例电磁铁，8-电比例阀阀套，9-电比例阀阀芯，10-调压弹簧，11-导杆，12-变量缸，13-钢球，14-阀体，15-压力切断阀芯，16-单向阀A，17-单向阀B，18-单向阀C，101-电控阀芯台阶，P-压力油口，A-进入变量缸压力油口，T-回油口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵，构成如图1所示，包括电比例控制阀1和泵体，电比例控制阀1连接有比例电磁铁7，泵体连接有斜盘6，电比例控制阀1设置在斜盘6的一侧，在斜盘6相对于电比例控制阀1的另一侧设有回位弹簧5。所述泵体一般包括转子3和柱塞4。
所述电比例控制阀1，构成如图2所示，包括电比例阀阀套8，电比例阀阀套8外端部上设有变量缸12，电比例阀阀套8的侧部设有压力油口P、回油口T和进变量缸压力油口A，电比例阀阀套1内壁上设有电控阀芯台阶101，电比例阀阀套1内设有电比例阀阀芯9，电比例阀阀芯9内经反馈弹簧2设有延伸至变量缸12内的导杆11，电比例阀阀芯9内端部与电比例阀阀套8之间设有调压弹簧10，变量缸12端部设有钢球13，钢球13与斜盘6活动连接。
所述电比例控制阀1上并联有压力切断阀，变量缸12经单向阀B17与压力切断阀连接；所述泵体的出油口还经一对反向设置的单向阀A16和单向阀C18连接有外控接口。所述压力切断阀，构成如图3所示，包括阀体14，阀体14内设有压力切断阀芯15。
本发明的控制方法，如图4所示，其中上方为压力切断阀，下方为电比例控制阀，S为吸油口，B为出油口，Y为外控接口，泵体在初始状态时，电比例电磁阀左位工作，泵体出口油常通变量缸，所以泵初始在零排量。当比例电磁铁通电时，电比例控制阀阀芯1在比例电磁铁7推力的作用下，右位开始工作，此时泵体出口通往变量缸N的油路被截断，变量缸接通回油，斜盘6在回位弹簧5的作用下向零排量变化。具体变量控制过程如下：
为了使油泵排量在出口压力较低时的控制更加精确，需引入外控油源，该油源既要控制斜盘6的摆角，又不能与出口油沟通，因此，在外控压力油与泵出口油之间安置了单向阀A16及外控接口设置单向阀C18，当外控压力油大于出口压力油时，单向阀C18打开，单向阀A16关闭，斜盘6控制油源为外控压力油；当出口压力油大于外控压力油时单向阀A16打开，单向阀C18关闭，此时的斜盘6控制油源为泵出口压力油。
当比例电磁铁7断电或低于变量起点值时，外控压力油或出口压力油经过电控阀芯台阶101右侧进入变量缸，在压力油的作用力下,斜盘6被推至零摆角，此时泵输出流量为0。
当比例电磁铁7输入电流逐渐增加时，电控阀芯台阶101右侧阀口关闭，进入变量缸12的压力油被切断，同时，电控阀芯台阶101左侧开启，变量缸12中的压力油通过阀芯台阶101左侧进入回油，使变量缸12中的压力下降，此时，斜盘6在回位弹簧5的作用下，摆角逐渐增大，相应的，泵的排量逐渐增大。斜盘6角度在增大的过程中，通过钢球13、导杆11将斜盘6的角位移转化成变量缸直线位移，反馈弹簧2的力随直线位移量的增大而增大，电比例阀芯9在反馈弹簧2力的作用下，电控阀芯台阶101左侧关闭，电控阀芯台阶101右侧打开，压力油重新进入变量缸12，直至变量缸12两侧建立新的力平衡状态。
当比例电磁铁7的输入电流逐渐减小时，电控阀芯台阶101左右侧阀口开闭进行了切换，电控阀芯台阶101左侧关闭，电控阀芯台阶101右侧打开，高压油（相对本系统）经过电控阀芯台阶101右侧进入变量缸12，变量缸12中的压力逐渐升高，从而压缩回位弹簧5，使斜盘6摆角逐渐较小，相应的，泵的排量逐渐减小。电流的大小，决定了斜盘6的摆角的大小，电流的连续变化，实现了泵排量的无级变化。
从零排量到最大排量对应的电流区间，是由反馈弹簧2刚度决定的，而弹簧刚度的设计则根据电磁铁7的输出力与电流特性选择，弹簧刚度越大，输出流量从0到满排量的区间越长，反之，则越短。改变变量区间的起调点，可以通过增加调整垫片改变反馈弹簧2和调压弹簧10的共同预紧力来实现，预紧力越大，变量起始点越高，预紧力越小，变量起始点越低。
当电流上升使排量增大时导致系统压力上升，需要压力切断实现自我保护，于是，本发明并联了压力切断阀，为了确保压力切断阀与电比例控制阀在工作时互不干扰，能各自实现特定的功能，通过安置单向阀B，当压力切断阀未开启时，单向阀B处于关闭状态，此时的压力切断阀做回油通道使用；当压力切断阀开启后，单向阀B打开，此时，无论电比例阀芯9受电流作用处于任何位置，斜盘6都将在液压力的作用下推至0摆角，实现压力切断。
Claims (6)
1.紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵，其特征在于：包括电比例控制阀(1)和泵体，电比例控制阀(1)连接有比例电磁铁(7)，泵体连接有斜盘(6)，电比例控制阀(1)设置在斜盘(6)的一侧，在斜盘(6)相对于电比例控制阀(1)的另一侧设有回位弹簧(5)；
所述电比例控制阀(1)包括电比例阀阀套(8)，电比例阀阀套(8)外端部上设有变量缸(12)，电比例阀阀套(8)的侧部设有压力油口(P)、回油口(T)和进变量缸压力油口(A)，电比例阀阀套(8)内壁上设有电控阀芯台阶(101)，电比例阀阀套(8)内设有电比例阀阀芯(9)，电比例阀阀芯(9)内经反馈弹簧(2)设有延伸至变量缸(12)内的导杆(11)，电比例阀阀芯(9)内端部与电比例阀阀套(8)之间设有调压弹簧(10)，变量缸(12)端部设有钢球(13)，钢球(13)与斜盘(6)活动连接；
所述电比例控制阀(1)上并联有压力切断阀，变量缸(12)经单向阀B(17)与压力切断阀连接；所述泵体的出油口还经一对反向设置的单向阀A(16)和单向阀C(18)连接有外控接口。
2.根据权利要求1所述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法，其特征在于：当给比例电磁铁输入电信号时，电比例控制阀的电比例阀阀芯左右两侧分别受到比例电磁铁的推力和斜盘旋转导致的反馈力，使电比例阀阀芯保持一个动态平衡，而斜盘也处于电信号所对应的一个摆角；
当比例电磁铁断电或低于变量起点值时，外控接口的压力油或出油口的压力油经过电控阀芯台阶右侧进入变量缸，在压力油的作用力下,斜盘被推至零摆角，此时泵体输出流量为零；
当比例电磁铁输入电流逐渐增加时，电控阀芯台阶右侧阀口关闭，进入变量缸的压力油被切断，同时，电控阀芯台阶左侧开启，变量缸中的压力油通过电控阀芯台阶左侧进入回油，使变量缸中的压力下降，斜盘在回位弹簧的作用下，摆角逐渐增大，同时泵体的排量逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法，其特征在于：所述斜盘摆角在增大的过程中，通过钢球、导杆将斜盘的角位移转化成变量缸直线位移，反馈弹簧的力随直线位移量的增大而增大，电比例阀阀芯在反馈弹簧力的作用下，电控阀芯台阶左侧关闭，电控阀芯台阶右侧打开，压力油重新进入变量缸，直至变量缸两侧建立新的力平衡状态。
4.根据权利要求3所述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法，其特征在于：当比例电磁铁的输入电流逐渐减小时，电控阀芯台阶左右侧阀口开闭进行了切换，电控阀芯台阶左侧关闭，电控阀芯台阶右侧打开，高压油经过电控阀芯台阶右侧进入变量缸，变量缸中的压力逐渐升高，从而压缩回位弹簧，使斜盘摆角逐渐减小，同时泵体的排量逐渐减小。
5.根据权利要求2所述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法，其特征在于：当电流上升使排量增大时导致系统压力上升，通过压力切断阀进行压力切断实现自我保护。
6.根据权利要求5所述的紧凑型斜盘式电比例轴向柱塞泵的控制方法，其特征在于：当压力切断阀未开启时，单向阀B处于关闭状态，此时的压力切断阀做回油通道使用；当压力切断阀开启后，单向阀B打开，此时，电比例阀阀芯受电流作用处于任何位置，斜盘都将在液压力的作用下推至零摆角，实现压力切断。
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