CN104061143B - 一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统，所述应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统使用同一控制活塞，同时实现对轴向柱塞泵的负流量与总功率控制。相较于传统使用负流量阀杆与功率阀杆分别实现负流量与总功率控制的控制方式，结构更为简单，紧凑，能够降低调节器的占用体积及整体重量，同时能够减小调节器的生产成本。

Description

一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统
技术领域
本发明涉及机械-液压控制器的技术领域，特别是涉及一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统。
背景技术
传统的柱塞泵负流量与总功率控制结构，使用两根控制活塞分别实现对轴向柱塞泵的负流量与总功率控制。这种控制原理的调节器结构使用零件较多，结构较为复杂，且占用体积较大，生产成本高。本发明的发明人通过研究，发现传统的负流量控制与总功率控制在系统反馈环节上相同，通过改变两者前置控制信号来源方式，便可只使用一根控制活塞实现对轴向柱塞泵的负流量与总功率控制。本发明使用的控制方案，能够在实现负流量与总功率控制的同时，简化调节器结构，减小调节器的整体重量，并降低调节器的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统，该方法有利于简化调节器结构，降低零件加工难度，减小调节器的整体重量，并降低调节器的生产成本。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统，包括轴向柱塞泵及用以控制轴向柱塞泵的调节器，其特征在于：所述调节器内设有一用以同时实现对轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的控制活塞，所述控制活塞上开设有两活塞负流量控制的先导油作用面积以及开设有总功率控制的先导油作用面积，所述的活塞负流量控制的先导油作用面积以及总功率控制的先导油作用面积由设于调节器内的调节油路实现驱动。
其中，所述调节油路包括与柱塞泵负流量控制油口对接的具有油压的第一油路、与柱塞泵对接的具有油压的第二油路，以及一二位三通阀，其中二位三通阀的左位为第一、第二阀口联通以及第三阀口阻断，且第一、第二阀口的出油口分别作用于两活塞负流量控制的先导油作用面积，所述二位三通阀的右位为第一、第二阀口阻断以及第三阀口联通，且第三阀口的出油口作用于总功率控制的先导油作用面积；所述第一油路再分成A、B两路，其中A路直接作用于二位三通阀的左端，B路通过减压阀将油压减小至的，以得到压力为的油液，得到的、两路油液同时作用于二位三通阀的左端并分别接至二位三通阀的第一、第二阀口，所述第二油路分别作用于二位三通阀的右端以及接至二位三通阀的第三阀口。
所述的负流量控制先导油作用面积由公式计算得到，其中，,；为未优化前控制阀芯与功率控制阀杆的垂直距离，为未优化前控制阀芯与负流量控制阀杆的垂直距离，为未优化前功率控制弹簧刚度，为未优化前负流量控制弹簧刚度，为未优化前负流量控制的作用面积计算得到；平衡油压力由公式计算得到，其中，为未优化前功率控制的弹簧预压缩力，为未优化前负流量控制的弹簧预压缩力，为未优化前补偿压力。
控制活塞负流量控制的先导油作用面积为136.09mm2，平衡油压力为2.9bar，功率控制先导油作用面积为14.05mm2。
本发明的有益效果是：优化后的调节器，相较于传统调节器，减少了负流量控制活塞、负流量连接板、负流量弹簧座及负流量控制弹簧等零件，简化了调节器结构，降低了调节器的加工难度及加工成本，使调节器结构更为紧凑，重量更轻。该优化结构具有很强的实用意义。
附图说明
图1是现有技术中川崎K3V112DT轴向柱塞泵前泵体装配图。
图2是图1中调节器7中负流量控制结构图。
图3是川崎K3V112DT轴向柱塞泵负流量控制曲线。
图4（a）是K3V112DT轴向柱塞泵传统的调节油路控制方案。
图4（b）是本发明针对K3V112DT轴向柱塞泵优化后的调节油路控制方案。
图5是优化控制方案与传统控制方案的控制曲线对比图。
图6为传统控制方案调节器部分结构图。
图7为优化控制方案调节器部分结构图。
其中，1-输入轴；2-端盖；3-泵盖；4-轴瓦；5-小止动活塞；6-泵壳；7-调节器；8-滑块；9-大止动活塞；10-控制活塞；11-中间泵体；12-缸体；13-柱塞；14-配流盘；15-中心弹簧；16-回程盘；17-滑靴；18-压盘；19-斜盘；20-轴承；21-球铰，22-二位三通阀，22-1-第一阀口，22-2-第二阀口，22-3-第三阀口，23-减压阀，24-控制阀芯，25-功率连接板，26-功率控制活塞，27-负流量控制活塞，28-负流量连接板，29-拨叉；7-1-流量阀杆；7-2-控制阀芯；7-5-固定拨杆；7-6-销；7-7-销；7-8-销；7-9-销；7-11-拨叉；7-12-销；7-13-控制活塞；7-14-斜盘。
具体实施方式
本发明涉及一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统，包括轴向柱塞泵及用以控制轴向柱塞泵的调节器，所述调节器内设有一用以同时实现对轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的控制活塞，所述控制活塞上开设有两活塞负流量控制的先导油作用面积以及开设有总功率控制的先导油作用面积，所述的活塞负流量控制的先导油作用面积以及总功率控制的先导油作用面积由设于调节器内的调节油路实现驱动。
上述调节油路包括与柱塞泵负流量控制油口对接的具有油压的第一油路、与柱塞泵对接的具有油压的第二油路，以及一二位三通阀22，其中二位三通阀的左位为第一、第二阀口、联通以及第三阀口阻断，且第一、第二阀口的出油口分别作用于两活塞负流量控制的先导油作用面积，所述二位三通阀的右位为第一、第二阀口阻断以及第三阀口联通，且第三阀口的出油口作用于总功率控制的先导油作用面积；所述第一油路再分成A、B两路，其中A路直接作用于二位三通阀的左端，B路通过减压阀将油压减小至的，以得到压力为的油液，得到的、两路油液同时作用于二位三通阀的左端并分别接至二位三通阀的第一、第二阀口，所述第二油路分别作用于二位三通阀的右端以及接至二位三通阀的第三阀口。
上述的负流量控制先导油作用面积由公式计算得到，其中，,；为未优化前控制阀芯与功率控制阀杆的垂直距离，为未优化前控制阀芯与负流量控制阀杆的垂直距离，为未优化前功率控制弹簧刚度，为未优化前负流量控制弹簧刚度，为未优化前负流量控制的作用面积计算得到；平衡油压力由公式计算得到，其中，为未优化前功率控制的弹簧预压缩力，为未优化前负流量控制的弹簧预压缩力，为未优化前补偿压力。
控制活塞负流量控制的先导油作用面积为136.09mm2，平衡油压力为2.9bar，功率控制先导油作用面积为14.05mm2。
传统轴向柱塞泵调节器分别使用负流量控制活塞和功率控制活塞实现负流量控制与功率控制。而本发明去除负流量控制相关零件，通过在功率控制活塞增开两个作用面积，并将负流量控制压力及平衡油压力引入至功率控制活塞的作用面积上，通过设置合理的作用面积和平衡油压力，便能够在功率控制活塞上实现对轴向柱塞泵的负流量控制（对于不同的作用面积和平衡油压力可以得到不同的控制曲线）。此优化方案使用功率控制活塞便可实现负流量与功率两种控制。
在本发明一实施例中，所述功率控制活塞新开负流量控制作用面积为136.09mm2，平衡油压力为2.9bar，功率控制活塞功率控制作用面积为14.05mm2。
下面以K3V系列泵中K3V112DT轴向柱塞泵为实例，结合附图对本发明作进一步说明。
图1为K3V112DT轴向柱塞泵前泵结构图（K3V112DT轴向柱塞泵由前、后泵组成，由于两者对称故只以前泵进行说明。）图中7为K3V112DT轴向柱塞泵前泵调节器，也即本发明的研究对象。
调节器主要实现主泵的负流量和功率控制。现以负流量控制为例对调节器工作原理进行说明。图2为调节器负流量控制结构。当负流量先导控制压力作用于负流量控制活塞左端，当其值大于流量阀弹簧设定的压力值时，如图2所示流量阀杆向右运动，通过销7-9使得固定拨杆7-5绕销7-6逆时针旋转，此时，由于控制活塞7-13大端处于闭封状态，固定拨杆7-5通过销7-8使得拨叉7-11绕销7-12做顺时针旋转（销7-12与拨叉的接触点位置有微小变动），通过销7-7的作用使得控制阀芯7-2向右运动，使得三位三通阀处于左位，此时，三通阀的A口与C口相通，控制活塞7-13两端的压力相同，由于作用面积不同，控制活塞7-13向右移动，减小斜盘7-14的倾斜角度，使主泵流量变小；减小了系统节流损失，当控制活塞7-13向右运动时，拨叉7-11绕销7-8做逆时针旋转，控制阀芯7-2复位，处于中位关闭状态，此时系统达到平衡。同理，当主泵的输出流量减小时，控制压力减小，流量阀杆7-1向左运动，带动控制阀芯7-2向左运动，使三通阀处于右位，此时，C口与T口接通，控制活塞7-13大端腔通油箱，小端通高压油，控制活塞7-13向左运动，从而增大斜盘角度，使泵的流量变大。其控制曲线如图3所示。主泵流量随先导控制压力增大而减小。调节器的功率控制结构及原理与负流量控制相似，在此不赘。
图4（a）为调节器传统控制方案，单独使用负流量控制活塞与功率控制活塞分别实现负流量与总功率控制。本优化控制方案，去除负流量控制相关零件，通过在功率控制活塞增开两个作用面积，并将负流量控制压力及平衡油压力引入至功率控制活塞的作用面积上，通过设置合理的作用面积和平衡油压力，便能够在功率控制活塞上实现对K3V系列泵的负流量控制，其控制原理如图4（b）所示，图4（b）中的二位三通换向阀能够使优化控制方案中的负流量与功率控制互不干涉地进行，图中油口与原有控制方式一致，都由柱塞泵负流量控制油口接入，构成第一油路，当柱塞泵负流量控制作用时，通入调节器的负流量控制压力油分为A、B两路，一路直接作用于二位三通阀的左端，一路则通过减压阀将油压减小至的，得到压力为的油液，得到的、两路油液同时作用于二位三通阀的左端，且将这两路的油液分别接至二位三通阀的1、2两阀口(即第一、第二阀口)；在负流量控制作用的同时，柱塞泵的油压为的油液，构成第二油路，其一小部分作用于二位三通阀的右端，并将其接至二位三通阀的阀口3(即第三阀口)；此时当二位三通阀左端压力大于右端压力时，二位三通阀处于左位，、则分别作用于控制活塞作用面积为处，实现柱塞泵的负流量控制；而当二位三通阀右端压力大于左端压力时，二位三通阀处于右位，作用于控制活塞作用面积为处，实现柱塞泵的功率控制。在本发明一实施例中，所述功率控制活塞新开负流量控制作用面积为136.09mm2，平衡油压力为2.9bar，为0.5bar时，功率控制活塞功率控制作用面积为14.05mm2。利用优化方案实现的负流量控制曲线与传统控制方案的负流量曲线对比如图5所示，两曲线控制效果相近，能够满足使用要求。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种应用于轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的系统，包括轴向柱塞泵及用以控制轴向柱塞泵的调节器，其特征在于：所述调节器内设有一用以同时实现对轴向柱塞泵的负流量与总功率控制的控制活塞，所述控制活塞上开设有两活塞负流量控制的先导油作用面积以及开设有总功率控制的先导油作用面积，所述的活塞负流量控制的先导油作用面积以及总功率控制的先导油作用面积由设于调节器内的调节油路实现驱动。
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