CN111706567A - 负载敏感泵的变量机构 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种负载敏感泵的变量机构，包括变量活塞缸、活塞、活塞杆、复位弹簧。变量活塞缸的内部设有缸内空间；活塞沿轴向滑动设置在缸内空间中，将缸内空间分隔成第一腔体和第二腔体；活塞杆一端与活塞固定，活塞杆沿着轴向纵贯第二腔体，活塞杆另一端伸出到变量活塞缸外部与斜盘连接；复位弹簧套设在活塞杆外，复位弹簧的一端抵靠在活塞上，另一端抵靠在变量活塞缸的端部内壁；其中，变量活塞缸的侧壁沿着轴向间隔设置有若干个阻尼孔组；每个阻尼孔组包括至少一个阻尼孔；每个阻尼孔的一端与缸内空间连通，另一端与液压油路连通。本公开通过可调阻尼配置的原理，对变量机构的动态性能进行优化，有利于提高负载敏感泵的动态性能。

Description

负载敏感泵的变量机构
技术领域
本公开涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种负载敏感泵的变量机构。
背景技术
负载敏感技术最初在工业领域提出，有效地节约了能源，降低了能耗；后来在民用领域也成熟应用，如汽车、家电等设备，对人类社会的经济、环保都有巨大益处。
然而，传统的负载敏感泵的变量机构结构相对比较简单，只能根据负载的压力，相应地对泵出口的流量进行调整，只针对了P-Q曲线的稳定工作点进行静态设计。在压力和流量的变化过程中，可能出现不稳定的过渡过程，造成压力和流量的波动。
发明内容
为了解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种负载敏感泵的变量机构，有利于提高负载敏感泵的动态性能。
根据本公开的一个方面，一种负载敏感泵的变量机构，包括：
变量活塞缸，所述变量活塞缸的内部设有沿轴向延伸的缸内空间；
活塞，沿轴向滑动设置在所述缸内空间中，将所述缸内空间分隔成第一腔体和第二腔体；
活塞杆，所述活塞杆一端与所述活塞固定，所述活塞杆沿着轴向纵贯所述第二腔体，所述活塞杆另一端伸出到所述变量活塞缸外部与斜盘连接；以及
复位弹簧，套设在所述活塞杆外，所述复位弹簧的一端抵靠在所述活塞上，另一端抵靠在所述变量活塞缸的端部内壁；
其中，所述变量活塞缸的侧壁沿着轴向间隔设置有若干个阻尼孔组；每个所述阻尼孔组包括至少一个阻尼孔；每个阻尼孔的一端与所述缸内空间连通，每个阻尼孔的另一端与液压油路连通。
根据本公开的至少一个实施方式，每个所述阻尼孔组包括多个阻尼孔，每个所述阻尼孔的阻尼系数不同。
根据本公开的至少一个实施方式，同一个所述阻尼孔组中的多个阻尼孔位于同一个径向截面中。
根据本公开的至少一个实施方式，所述变量活塞缸的侧壁还设置有连通孔，所述连通孔的一端与所述第一腔体连通，所述连通孔的另一端与液压油路连通；所述连通孔内设有单向阀，使油液从所述第一腔体到所述液压油路单向导通。
根据本公开的至少一个实施方式，所述阻尼孔的孔径小于等于0.2mm，所述阻尼孔的深度大于等于3mm。
与现有技术相比，本公开的负载敏感泵的变量机构，在变量泵高压油与活塞的通路之间设置可变的阻尼孔，起到调整变量泵变量机构活塞运动动态的作用，通过可调阻尼配置的原理，对变量机构的动态性能进行优化，有利于提高负载敏感泵的动态性能。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本公开负载敏感泵的变量机构的机构原理示意图。
图2是本公开负载敏感泵的变量机构中阻尼孔的排布示意图。
图3是一般变量泵的负载压力和斜盘角度的关系。
图4是在阶跃负载力条件输入下，定量泵、定阻尼变量泵与本发明的变阻尼变量泵变量机构中活塞的位移图。
附图标记说明：
1-变量活塞缸；2-阻尼孔；3-活塞；4-活塞杆；5-复位弹簧；6-斜盘；7-连通孔；8-单向阀；10-阻尼调节组件。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
变量机构用于控制负载敏感泵的排量，参见图1中斜盘的倾角，当变量缸向右移时，斜盘倾角减小，排量减小；相反，当变量缸向左移时，斜盘倾角变大，排量增加。传统的负载敏感泵变量机构，其变量活塞缸1中的活塞3(也可称为变量活塞)与液压油路连接的通路中，通常只有一个固定不可调的阻尼孔，其作用是为了增大变量机构活塞3的运动阻尼，避免发生超调，使调节过程尽快稳定。但是在高压工况下，变量机构的排量变化的速度与低压时仍相同，导致在高压工况下流量的排量变化太快，系统的快速稳定性能会大大降低。
本公开的负载敏感泵的变量机构中，将固定阻尼的阻尼孔设置为一系列并排的阻尼孔组，每个阻尼孔组中可以包括多个阻尼孔2，多个阻尼孔2的大小和数量根据P-Q曲线的动态变化需求进行设定，并且可以根据工况需求任意布置。
根据本公开的一个方面，参见图1所示的本公开负载敏感泵的变量机构的机构原理示意图，提供了一种负载敏感泵的变量机构，包括变量活塞缸1、活塞3、活塞杆4以及复位弹簧5。变量活塞缸1具有缸体，缸体的侧壁和两端的端壁围成一个沿轴向延伸的缸内空间。轴向即侧壁围绕的轴线方向，端壁在侧壁的轴向两端，形成封闭的缸内空间。活塞3能够沿轴向滑动设置在所述缸内空间中，活塞3边缘与缸体的侧壁形成密封，将所述缸内空间分隔成第一腔体(图中左侧)和第二腔体(图中右侧)。活塞杆4的一端与所述活塞3固定，所述活塞杆4沿着轴向纵贯所述第二腔体，所述活塞杆4的另一端伸出到所述变量活塞缸1外部与斜盘6连接。斜盘6的作用是调节泵的排量，如果斜盘6与竖直平面的夹角增加，则泵的排量增加，如果斜盘6与竖直平面的夹角减小，则泵的排量减小。活塞3和活塞杆4作为同步移动的整体可以称为柱塞，通过柱塞在变量活塞缸1中的移动来调节斜盘6的倾角。变量活塞3的作用是调节斜盘6角度，参见图3所示的一般变量泵的负载压力和斜盘6角度的关系，由于角度很小，所以近似正切值与角度成正比，即活塞3位移与斜盘6角度成正比，负载压力低时，位移初值为0，活塞3在最左端，斜盘6角度最大；负载压力高时，活塞3向右移动，斜盘6角度变小；压力到最大值时，斜盘6角度变为0°。复位弹簧5套设在所述活塞杆4外，复位弹簧5位于第二腔体中，所述复位弹簧5的一端抵靠在所述活塞3上，另一端抵靠在所述变量活塞缸1的端部内壁。复位弹簧5向活塞3施加弹性回复力，使活塞3具有向第一腔体一侧移动的趋势。
其中，参见图2所示，所述变量活塞缸1的侧壁沿着轴向间隔设置有若干个阻尼孔组。也可以说，若干个阻尼孔组是沿着缸体侧壁的母线间隔设置的，相邻阻尼孔组之间的间距可以相等，也可以不相等。每个所述阻尼孔组包括至少一个阻尼孔2，各个阻尼孔2的阻尼大小可以不相等。每个阻尼孔2的一端与所述缸内空间连通，每个阻尼孔2的另一端与液压油路连通。多个阻尼孔2所在的流路之间形成并联的关系。随着活塞3在变量活塞缸1内的移动，与第一腔体或第二腔体连通的阻尼孔2发生变化，起到阻尼作用的阻尼孔2不同，从而产生的阻尼力不同，阻尼力的变化规律和趋势根据P-Q曲线的动态变化需求进行设定，并且可以根据工况需求任意布置。图2中下排的数字表示变量泵稳态时的负载压力，由于系统稳态时变量活塞位移和负载压力成线性关系，所以可以用活塞位移来反应负载压力。图中的高压和低压都指代变量泵的负载压力，与阻尼的关系为：负载压力越大，阻尼孔2孔径设置越小，数量越少，旨在提高阻尼力，减缓变量活塞的正向运动；负载压力小时，阻尼孔2设置孔径大，数量多，减小阻尼力对变量活塞的阻碍作用。
本公开的负载敏感泵的变量机构，在变量泵高压油与活塞的通路之间设置可变的阻尼孔2，起到调整变量泵变量机构活塞运动动态的作用，通过可调阻尼配置的原理，对变量机构的动态性能进行优化，有利于提高负载敏感泵的动态性能。
在本公开的一个实施方式中，每个所述阻尼孔组包括多个阻尼孔2，每个所述阻尼孔2的阻尼系数不同。通过设置阻尼孔2的截面形状和截面面积来形成不同阻尼系数的阻尼孔2。
在本公开的一个实施方式中，同一个所述阻尼孔组中的多个阻尼孔2位于同一个径向截面中。径向截面就是指垂直于变量活塞缸1轴向的截面。
在本公开的一个实施方式中，各个阻尼孔2的孔径尺寸大小在0.2mm以下，深度在3mm以上。微孔机床或者特种机床可以加工，一般规律是：负载压力越大，阻尼孔2孔径设置越小，数量越少，旨在提高阻尼力，减缓变量活塞的正向运动；负载压力小时，阻尼孔2设置孔径大，数量多，减小阻尼力对变量活塞的阻碍作用。
在本公开的一个实施方式中，变量活塞缸1的侧壁还设置有连通孔7，所述连通孔7的一端与所述第一腔体连通，所述连通孔7的另一端与液压油路连通；所述连通孔7内设有单向阀8，使油液从所述缸内空间到所述液压油路单向导通。连通孔7所在的流路与阻尼孔2所在的流路形成并联关系。在活塞需要急速左移(斜盘6倾角变大，泵排量增加)时，可以通过连通孔7中的单向阀8快速排出第一腔体的部分油液，使第一腔体的体积发生急速减小来实现。也就是说，负载突然减小时，泵排量增大的速率不受阻尼制约。相反，在活塞需要右移(斜盘6倾角变小，泵排量减小)时，不能通过连通孔7中的单向阀8快速补充第一腔体的部分油液，只能通过阻尼孔2慢慢补充第一腔体的油液，第一腔体的体积不会发生急速增加，使活塞不能急速右移。也就是说，负载敏感泵在负载高压发生突变时，排量不会急速减小，降低排量减小的速率。
可以将变量活塞缸1侧壁上设置的各个阻尼孔组和连通孔7加上单向阀8总称为阻尼调节组件10。
以下通过给出的两组仿真曲线来比较定阻尼孔变量机构和本公开的变阻尼孔变量机构的不同。
给定输入条件为阶跃的压力，定量泵仿真曲线为图4中黑实线所示，定阻尼孔仿真曲线如图4中点划线所示，变阻尼孔仿真曲线如图4所示，可以看出，变阻尼孔可以根据变量机构中活塞的位置，改变介入变量活塞缸1的缸内空间通路中的阻尼，实现改变负载敏感泵柱塞动态特性的作用。
综上所述，本公开的负载敏感泵的变量机构具有活塞位移反馈作用，克服了传统负载敏感泵变量机构的静态阻尼设计的局限，将变量机构通路中的定阻尼孔设置为根据需求设置的变阻尼孔阵列，起到了改变负载敏感泵变量活塞变化速率的作用，使负载敏感泵在负载高压状态下发生突变时，降低排量减小的速率，负载突然减小时，排量增大的速率不受阻尼制约，有效增强了负载敏感变量泵性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (5)

1.一种负载敏感泵的变量机构，其特征在于，包括：
变量活塞缸，所述变量活塞缸的内部设有沿轴向延伸的缸内空间；
活塞，沿轴向滑动设置在所述缸内空间中，将所述缸内空间分隔成第一腔体和第二腔体；
活塞杆，所述活塞杆一端与所述活塞固定，所述活塞杆沿着轴向纵贯所述第二腔体，所述活塞杆另一端伸出到所述变量活塞缸外部与斜盘连接；以及
复位弹簧，套设在所述活塞杆外，所述复位弹簧的一端抵靠在所述活塞上，另一端抵靠在所述变量活塞缸的端部内壁；
其中，所述变量活塞缸的侧壁沿着轴向间隔设置有若干个阻尼孔组；每个所述阻尼孔组包括至少一个阻尼孔；每个阻尼孔的一端与所述缸内空间连通，每个阻尼孔的另一端与液压油路连通。
2.如权利要求1所述的负载敏感泵的变量机构，其特征在于，每个所述阻尼孔组包括多个阻尼孔，每个所述阻尼孔的阻尼系数不同。
3.如权利要求2所述的负载敏感泵的变量机构，其特征在于，同一个所述阻尼孔组中的多个阻尼孔位于同一个径向截面中。
4.如权利要求1-3任一项所述的负载敏感泵的变量机构，其特征在于，所述变量活塞缸的侧壁还设置有连通孔，所述连通孔的一端与所述第一腔体连通，所述连通孔的另一端与液压油路连通；所述连通孔内设有单向阀，使油液从所述第一腔体到所述液压油路单向导通。
5.如权利要求1-3任一项所述的负载敏感泵的变量机构，其特征在于，所述阻尼孔的孔径小于等于0.2mm，所述阻尼孔的深度大于等于3mm。
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