CN102141040B

CN102141040B - 多齿轮泵有级变量系统

Info

Publication number: CN102141040B
Application number: CN201110107578.3A
Authority: CN
Inventors: 刘昕晖; 王同建
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2031-04-28

Abstract

一种多齿轮泵有级变量系统，属于泵领域。本发明的目的是利用多个不同排量的齿轮泵的组合，实现排量的有级调节的多齿轮泵有级变量系统。本发明包括至少三个不同排量的齿轮泵、至少三个电磁换向阀，每个齿轮泵有单独的排油口，每个齿轮泵的排油口连接电磁换向阀的进油口，电磁换向阀的另两个油口分别与油箱与总排油口相通。本发明可以通过单片机、PLC或计算机等控制电磁换向阀的通断，进而控制各个齿轮泵是否向系统供油，实现以较小的排量变化梯度控制系统的流量。

Description

多齿轮泵有级变量系统

技术领域

本发明属于泵领域。

背景技术

液压传动是以液体为工作介质来进行能量的转换、传递、分配和控制的一门技术科学。它利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。而工作机构往往对力和速度有各种要求，所以需要经过各种控制阀和管路对传递和分配。液压传动以其它传动方式无法比拟的优点，广泛用于机床、汽车、飞机、船舶、工程机械、塑料机械、试验机械、冶金机械和矿山机械等领域。

在液压传动技术中经常需要对液体的流量进行调节，以控制执行元件的速度来满足工作机构的要求。最常见的方法是：1、利用流量控制阀进行调节，该方法存在的主要问题是功率损失大，不宜应用于大功率的场合；2、采用变量泵系统，目前最常应用的变量泵是轴向柱塞泵，这种流量调节方式具有较高的效率，广泛应用于大功率的场合，但是由于变量柱塞泵结构复杂、抗油液污染能力低、成本高、可靠性差，对于一些工况恶劣、对可靠性要求高的场合并不完全适用。

在某些对流量控制精度要求不高，但需要高可靠性、低成本、对油液清洁度要求较低的场合，如油田抽油机、低速大惯性质量的机械等，需要一种控制方便、成本低且可靠性高的流量调节系统来适应系统的需求。

发明内容

本发明的目的是利用多个不同排量的齿轮泵的组合，提供一种排量可以有级变化的液压动力源，实现排量的有级调节的多齿轮泵有级变量系统。

本发明包括至少三个不同排量的齿轮泵、至少三个电磁换向阀，每个齿轮泵有单独的排油口，每个齿轮泵的排油口连接电磁换向阀的进油口，电磁换向阀的另两个油口分别与油箱与总排油口相通。

本发明所有齿轮泵同轴连接，使用一个原动机驱动。

本发明泵的排量以等比数列排列，有多少个齿轮泵，就会有二的多少次方种泵的排量，且以最小的泵的排量为步距使泵的排量有级变化。

本发明通过电磁通断电使各个泵排出的油液进入系统或者流回油箱，泵的排量有级变化。

本发明通过单片机、PLC或计算机控制电磁换向阀的通断电。

本发明可以通过单片机、PLC或计算机等控制电磁换向阀的通断，进而控制各个齿轮泵是否向系统供油，实现以较小的排量变化梯度控制系统的流量。由于齿轮泵具有结构简单，价格便宜，抗油液污染能力强的优点，因此用来代替柱塞式变量泵，应用于对流量控制精度要求不高，但需要高可靠性、低成本、对油液清洁度要求较低的场合。

附图说明

图1是本发明n联齿轮泵有级变量液压系统原理图；

图2是本发明泵排量变化曲线；

图3是本发明三联齿轮泵有级变量液压系统原理图。

具体实施方式

本发明包括至少三个不同排量的齿轮泵1（q1、q2、q3….qn）、至少三个电磁换向阀2（1DT、2DT、3DT…..nDT），每个齿轮泵1有单独的排油口4，每个齿轮泵1的排油口4连接电磁换向阀2的进油口5，电磁换向阀2的另两个油口6和7分别与油箱3与总排油口8相通。总排油口8相通与系统L相通，也就是排油经总排油口送入系统。

本发明所有齿轮泵同轴连接，使用一个原动机驱动。原动机是指电机、发动机等动力输入设备。

本发明通过单片机、PLC或计算机控制control system电磁换向阀的通断电。

以下结合附图对本发明做进一步说明：

n个齿轮泵采用通轴驱动，各个泵的吸油口分别与油箱相连，出口分别接一个两位三通电磁换向阀的进油口，每个电磁换向阀的另两个油口分别与油箱和总排油口相通。

如图1所示（q1> q2> q3……qn），当各电磁换向阀的电磁铁处于断电状态时，电磁换向阀处于图示位置，此时各齿轮泵排出的油液直接经过电磁换向阀流回油箱，处于卸荷状态，由于泵出口压力很低，所以处于卸荷状态的泵损失的功率也很少，此时进入系统L的流量为0。

当只有电磁铁1DT通电时，对应的电磁换向阀换向，排量为q1的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时进入排量为q1。

当只有电磁铁2DT通电时，对应的电磁换向阀换向，排量为q2的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时为排量为q2。

当电磁铁1DT、2DT通电时，对应的两个电磁换向阀换向，排量为q1、q2的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时排量为q1+q2。

当只有电磁铁3DT通电时，对应的电磁换向阀换向，排量为q3的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时排量为q3。

当电磁铁1DT、3DT通电时，对应的两个电磁换向阀换向，排量为q1、q3的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时排量为q1+q3。

当电磁铁2DT、3DT通电时，对应的两个电磁换向阀换向，排量为q2、q3的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时排量为q2+q3。

当电磁铁1DT、2DT、3DT通电时，对应的三个电磁换向阀换向，排量为q1、q2、q3的泵排出的油液进入系统，其它泵处于卸荷状态，此时排量为q1+q2+q3。

以此类推，这样由n个不同排量的齿轮泵及n个电磁换向阀组成的系统，根据n个电磁阀的通断电状态，总共可以组合出2ⁿ种泵的排量。但是，如果这n个齿轮泵的排量选择不合理，在这2ⁿ种泵的排量就会出现相同的情况，为了避免这种情况发生，n个齿轮泵的排量应以等比数列的形式排列，这样泵的排量变化会以最小的泵的排量q1为步距进行变化，泵排量的取值为0，q1，2q1，3q1，……，（n-1）q1。系统的工作过程相当于对一个连续调节的排量曲线的离散化过程，如图2所示。

依据这种关系，可以采用单片机、PLC或计算机，根据系统的实际需求控制多个电磁换向阀，来实现泵的排量的有级调节。由于此时的控制为简单的逻辑控制（即通断控制），因此实现起来比较简单。

下面以三个齿轮泵组成的有级变量系统为例来说明其工作过程：

如图2及表1所示。三个齿轮泵（排量分别为5、10、20mL/r）的吸油口分别与油箱相连，出口分别接一个两位三通电磁换向阀的进油口，每个电磁换向阀的另两个油口分别与油箱和总排油口相通。

表1

1DT	2DT	3DT	排量（mL/r）
				—	—	—	0
+	—	—	5
				—	+	—	10
+	+	—	15
				—	—	+	20
+	—	+	25
				—	+	+	30
+	+	+	35

当三个电磁铁都不通电时（表1第一行），三个齿轮泵排出的油液分别通过换向阀流回油箱（处于卸荷状态），此时三个齿轮泵排出的油液直接通过换向阀流回油箱，压力很低，所以功率损失很小，此时系统中没有流量。

当电磁铁1DT通电，而其它两个电磁铁都断电时（表1第二行），排量为5mL/r的齿轮泵排出的油液进入总排油管向系统供油，而其它两个泵处于卸荷状态，此时相当于一个排量为5mL/r的泵。

当电磁铁2DT通电，而其它两个电磁铁都断电时（表1第三行），排量为10mL/r的齿轮泵排出的油液进入总排油管向系统供油，而其它两个泵处于卸荷状态，此时相当于一个排量为10mL/r的泵。

当电磁铁1DT、2DT通电，而电磁铁3DT断电时（表1第四行），排量为5mL/r、10mL/r的齿轮泵排出的油液进入总排油管向系统供油，而排量为20mL/r泵处于卸荷状态，此时相当于一个排量为15mL/r的泵。

当电磁铁3DT通电，而其它两个电磁铁都断电时（表1第五行），排量为20mL/r的齿轮泵排出的油液进入总排油管向系统供油，而其它两个泵处于卸荷状态，此时相当于一个排量为20mL/r的泵。

当电磁铁1DT、3DT通电，而电磁铁2DT断电时（表1第六行），排量为5mL/r、20mL/r的齿轮泵排出的油液进入总排油管向系统供油，而排量为100mL/r泵处于卸荷状态，此时相当于一个排量为25mL/r的泵。

当电磁铁2DT、3DT通电，而电磁铁1DT断电时（表1第七行），排量为10mL/r、20mL/r的齿轮泵排出的油液进入总排油管向系统供油，而排量为5mL/r泵处于卸荷状态，此时相当于一个排量为30mL/r的泵。

当三个电磁铁都处于通电状态时（表1第八行），三个齿轮泵排出的油液全部进入总排油管向系统供油，此时相当于一个排量为35mL/r的泵。

通过这种组合，使用3个不同排量的齿轮泵，可以以5mL/r的步距来实现8种排量的变化，从而使系统的流量有级变化。

Claims

1.一种多齿轮泵有级变量系统，其特征在于：包括至少三个不同排量的齿轮泵，每个所述齿轮泵具有单独的排油口，每个所述齿轮泵对应一个电磁换向阀，每个所述齿轮泵的排油口连接所述电磁换向阀的进油口，每个所述电磁换向阀都具有一个与油箱连通的油口和一个与总排油口连通的油口；所述多齿轮有级变量系统是通过单片机控制所述电磁换向阀的通断电，通过所述电磁换向阀的通断电使所述齿轮泵排出的油液进入系统或流回油箱，实现多齿轮泵系统排量的有级变化；所有齿轮泵同轴连接，使用一个原动机驱动；泵的排量以等比数列排列，有多少个齿轮泵，就会有二的多少次方种泵的排量，且以最小的泵的排量为步距使泵的排量有级变化；系统还可以通过PLC 或计算机控制电磁换向阀的通断电。