CN111828415A - 一种变量泵变量控制装置及其变量泵变量控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变量泵变量控制装置，可以实现控制变量泵的变量速度及变量方向，适用于频繁待机的机械设备，解决因变量泵快速变量影响其寿命的问题，包括变量泵、油箱、变量缸、压力阀、阻尼孔和比例阀，本发明通过控制比例阀的比例电磁铁的电流变化速度及大小，来控制比例阀左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀阀芯的移动速度及位置，进一步地实现控制变量缸活塞的移动速度及移动方向，进一步地实现控制变量泵的变量速度及变量方向。

Description

一种变量泵变量控制装置及其变量泵变量控制方法
技术领域
本发明涉及变量泵变量控制领域，特别是涉及一种变量泵变量控制装置及其变量泵变量控制方法。
背景技术
如图2所示，这是一种现有变量泵的待机控制装置,其包括变量泵1e，油箱2e，变量缸3e，压力阀4e，阻尼孔5e，电磁阀6e。在机械设备临时停机时，变量泵1e保持低压小排量(小排量是指输出量为零或者接近零，低压是指可以保证变量泵内部产生润滑油膜的较低压力)待机状态，这样可以达到节能的效果，也可以延长泵的使用寿命。为了便于说明，此处将压力阀4e调压弹簧设定弹力与压力阀4e阀芯截面积的比值，命名为压力阀4e调压弹簧设定的压强，设为P1,具体工作过程如下：在需要变量泵1e由工作状态进入待机状态时，使得电磁阀6e得电，电磁阀6e右工位工作，压力阀4e右腔通过电磁阀6e的右工位和油箱2e连通，压力阀4e右腔液体压强约为零，此时，压力阀4e的右腔只有其调压弹簧设定的压强P1,此时变量泵1e出口液体压强是大于P1的(实际应用中，由变量泵供能的机械设备，一般是机械设备先进入待机状态，变量泵后进入待机状态，在两者先后进入待机状态之间的时间段里，机械设备不耗能，变量泵最大排量供能，变量泵出口液体压强一般取决于机械设备中的蓄能器或安全溢流阀，一般是个较大值。会远大于P1)，压力阀4e左腔和变量泵1e出口连通，液体压强相等，那么压力阀4e左腔压强就大于右腔压强，压力阀4e的阀芯右移，压力阀4e的左工位工作，变量缸3e的无杆腔通过压力阀4e的左工位和变量泵1e出口连通，变量缸3e的有杆腔一直和变量泵1e出口连通，两边液体压强相等，但是变量缸3e无杆腔面积大于有杆腔面积，变量缸3e有杆腔复位弹簧力相对较小，可以忽略，所以变量缸3e无杆腔压力大于有杆腔，变量缸3e中的活塞向左移动，变量泵1e的排量减小，变量泵1e出口液体压强随后减小，当变量泵1e的出口液体压强减小到P1时，压力阀4e的左腔液体压强也减小到P1，此时压力阀4e左腔和右腔压强就相等，压力阀4e阀芯变回中位状态，变量缸3e的无杆腔液体不增不减，变量缸3e的活塞停止移动，变量泵1e不再变量，随之，变量泵1e开始以小排量保持P1的压强，保持待机状态。当需要变量泵1e进入工作状态时，使电磁阀6e断电，电磁阀6e左工位工作，压力阀4e右腔不再与油箱2e连通，变量泵1e出口通过阻尼孔5e和压力阀4e右腔连通，压力阀4e右腔液体压强和左腔液体相等，而压力阀4e右腔还有调压弹簧设定的压强P1，所以压力阀4e右腔的总压强大于左腔，压力阀4e阀芯左移，变量缸3e无杆腔通过压力阀4e的右工位和油箱2e连通，变量缸3e无杆腔的液体压强变为零，变量缸3e的活塞在其有杆腔液压力和复位弹簧的作用下右移，变量泵1e排量增大，开始向机械设备供能。当需要变量泵1e再次进入待机状态时，再使得电磁阀6e得电即可，如此反复，即可达到反复切换变量泵1e待机状态和工作状态。
此控制方法存在一个问题：电磁阀得电和断电的切换过程，都是瞬间完成的，所以变量泵切换待机状态和工作状态也是瞬间完成的，这就说明变量泵在此控制中变量速度极快，过快的变量速度会影响变量泵的使用寿命，所以此待机控制方法不宜使用在频繁待机的机械设备中。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种变量泵变量控制装置，可以实现控制变量泵变量速度及变量方向，同时，提供一种变量泵待机控制装置，适用于频繁待机的机械设备，解决因快速变量影响变量泵寿命的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种变量泵变量控制装置，包括变量泵、油箱、变量缸、压力阀、阻尼孔和比例阀，所述变量缸的活塞一端连接所述变量泵的摇摆用于控制所述变量泵的排量大小，所述变量泵进口和所述油箱连通，所述变量泵出口和所述变量缸有杆腔、所述压力阀左腔及所述阻尼孔左端都连通，所述压力阀右腔和所述阻尼孔右端连通，所述压力阀左工位工作时，所述变量缸无杆腔和所述变量泵出口连通，所述压力阀右工位工作时，所述变量缸无杆腔和所述油箱连通，所述比例阀右工位工作时，所述比例阀右腔和所述油箱连通，所述比例阀左工位工作时，所述比例阀右腔和所述油箱不通，所述压力阀的调压弹簧设定在其右腔,其特征在于:所述比例阀左腔和所述压力阀左腔连通，所述比例阀右腔和所述压力阀右腔连通，所述比例阀的一腔设有比例电磁铁,通过控制所述比例电磁铁的电流变化速度及大小，来控制所述压力阀左腔和右腔的液体压强之差的变化速度及大小。
优选地，所述比例阀还可以在其左腔设置一弹簧，所述比例阀也可以在其右腔设置一弹簧。
优选地，所述弹簧为复位弹簧或调压弹簧。
本发明还提供一种变量泵变量控制方法，通过控制比例阀的比例电磁铁电流的变化速度及电流大小，来控制比例阀左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀阀芯的移动速度及阀芯位置，进一步地实现控制变量缸活塞的移动速度及移动方向，进一步地实现控制变量泵的变量速度及变量方向。
本发明有益效果：
本发明的变量泵变量控制装置，可以实现控制变量泵变量速度及变量方向，适用于频繁待机的机械设备，解决因快速变量影响变量泵寿命的问题。本发明通过控制比例阀比例电磁铁的电流变化速度及大小，来控制比例阀左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀阀芯的移动速度及位置，进一步地实现控制变量缸活塞的移动速度及移动方向，进一步地实现控制变量泵的变量速度及变量方向。
附图说明
图1为本发明变量泵变量控制方法的原理图；
图2为现有变量泵一种待机控制方法原理图；
图3、图4、图5分别是比例阀6的三种不同结构；
图6、图7、图8分别是本发明的三种不同的拓展实施方式原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：如图1所示，本发明所述的一种变量泵变量控制装置，包括变量泵1、油箱2、变量缸3、压力阀4、阻尼孔5和比例阀6，所述变量缸3的活塞一端连接所述变量泵1的摇摆用于控制所述变量泵1的排量大小，所述变量泵1进口和所述油箱2连通，所述变量泵1出口和所述变量缸3有杆腔、所述压力阀4左腔及所述阻尼孔5左端都连通，所述压力阀4右腔和所述阻尼孔5右端连通，所述压力阀4左工位工作时，所述变量缸3无杆腔和所述变量泵1出口连通，所述压力阀4右工位工作时，所述变量缸3无杆腔和所述油箱2连通，所述比例阀6右工位工作时，所述比例阀6右腔和所述油箱2连通，所述比例阀6左工位工作时，所述比例阀6右腔和所述油箱2不通，所述压力阀4的调压弹簧设在其右腔,所诉调压弹簧也可以用复位弹簧代替，所述比例阀6的比例电磁铁设在其右腔，所述比例阀6左腔和所述压力阀4左腔连通，所述比例阀6右腔和所述压力阀4右腔连通。
此处将压力阀4调压弹簧设定的弹力与压力阀4阀芯的截面积的比值，命名为压力阀4调压弹簧设定的压强，设为P1；将比例阀6比例电磁铁产生的电磁力与比例阀6阀芯截面积的比值，命名为比例阀6比例电磁铁产生的压强，设为P4；设比例阀6左腔液体压强为P2；设比例阀6右腔液体压强为P3。
为了便于理解，先说明一下比例阀6的功能特性，在变量泵1运转时，输出带压液体会通过阻尼孔5流入比例阀6的右腔，当比例阀6左工位工作，则比例阀6右腔的液体压强P3和左腔液体压强P2相等；当比例阀6右工位工作，比例阀6右腔和油箱2连通，则比例阀6右腔液体压强P3为零；当比例阀6阀芯近中位工作时，则P2≥P3≥0，P3具体值取决于P2和P4的差值大小，具体情况：当比例阀6比例电磁铁产生的压强P4加上其右腔的液体压强P3之和大于其左腔液体压强P2时，比例阀6阀芯左移，当左移到中位后，再左移，比例阀6就会偏向右工位，此时比例阀6的右腔就会通过比例阀6的右工位和油箱2有所接通，此时比例阀6的右腔液体压强P3就会有所减小，当比例阀6的右腔液体压强P3减小到一定值，使得比例阀6的比例电磁铁产生的压强P4加上其右腔的液体压强P3之和等于其左腔液体压强P2时，则比例阀6的阀芯不再左移，比例阀6右腔液体压强P3也不再减小，在这种平衡状态下，如果比例阀6的比例电磁铁产生的压强P4不变，比例阀6左腔液体压强P2有所升高，比例阀6的阀芯会有极小右移，比例阀6的右腔通过其右工位和油箱2接通的通孔面积会减小，其右腔液体压强P3也随之升高；如果比例阀6的比例电磁铁产生的压强P4不变，比例阀6左腔液体压强P2有所减小，比例阀6的阀芯会有极小左移，比例阀6的右腔通过其右工位和油箱2接通的通孔面积会有所增大，右腔液体压强P3也随之减小；如果比例阀6左腔液体压强P2不变，比例阀6的比例电磁铁产生的压强P4有所减小，比例阀6的阀芯会有极小右移，比例阀6的右腔通过其右工位和油箱2接通的通孔面积会减小，其右腔液体压强P3随之升高；如果比例阀6左腔液体压强P2不变，比例阀6的比例电磁铁产生的压强P4有所升高，比例阀6的阀芯会有极小左移，比例阀6的右腔通过其右工位和油箱2接通的通孔面积会增大，右腔液体压强P3随之减小，综上，P2、P3和P4各种变化，都将在比例阀6左腔和右腔压强相等时，进入平衡不变状态，那么，在一定范围内(P2≥P4时)，则有等式P2＝P3+P4，由此推出P3＝P2-P4。
实际应用中，由变量泵供能的机械设备，一般是机械设备先进入待机状态，变量泵后进入待机状态，在两者先后进入待机状态之间的时间段里，机械设备不耗能，变量泵最大排量供能，变量泵出口液体压强一般取决于机械设备中的蓄能器或安全溢流阀，一般是个较大值。上述内容是要说明在变量泵1将要进入待机状态时，P2还是远大于P1和P4的。
具体工作过程如下：在需要变量泵1由工作状态进入待机状态时，使得比例阀6比例电磁铁的电流逐渐增大，直到比例阀6比例电磁铁产生的压强P4大于P1，压力阀4右腔和比例阀6右腔是连通的，压力阀4右腔液体压强也为P3，压力阀4的右腔调压弹簧设定的压强为P1，所以压力阀4右腔总压强为P1+P3＝P1+P2-P4＝P2+(P1-P4)，因为P4>P1，所以P1-P4<0,由此得出P2+(P1-P4)<P2，即说明压力阀4右腔总压强小于P2，压力阀4左腔和比例阀6左腔连通，所以其左腔液体压强为P2，因此压力阀4右腔总压强小于其左腔，压力阀4阀芯右移，其偏左工位工作时，变量缸3的右腔通过压力阀4的左工位和变量泵1出口有所连通，变量缸3右腔液体压强逐渐增大，变量缸3的左腔一直和变量泵1出口连通，同时和比例阀6左腔连通，液体压强为P2，变量缸3右腔面积大于左腔面积，变量缸3左腔复位弹簧力相对较小，可以忽略，变量缸3右腔液体压强增大到一定值，其压力会大于左腔，变量缸3中的活塞向左移动，变量泵1的排量减小，变量泵1出口液体压强随后减小，当变量泵1的出口液体压强减小到P1时，压力阀4的左腔液体压强也减小到P1，比例阀6的左腔也变为P1(此时P2＝P1)，因为P4>P1，比例阀6的阀芯左移至最左端，其右工位工作，此时压力阀4右腔和油箱2连通，液体压强约为零，压力阀4右腔调压弹簧设定压强是P1，压力阀4左腔和右腔压强相等，压力阀4阀芯处于中间状态，变量缸3的右腔液体不增不减，变量缸3的活塞停止移动，变量泵1不再变量，随之，变量泵1开始以小排量保持P1的液体压强，保持待机状态。当需要变量泵1再进入工作状态时，使比例阀6比例电磁铁的电流逐渐减小，比例阀6比例电磁铁产生的压强P4逐渐减小，当P4小于P1时，比例阀6的阀芯开始右移，当比例阀6的阀芯右移至近中位状态时，比例阀6右腔通过其右工位和油箱2连通的面积足够小时，比例阀6右腔液体压强开始由零逐渐升高，压力阀4随之右腔液体压强逐渐升高，压力阀4阀芯开始逐渐左移，压力阀4偏右工位时，变量缸3右腔通过压力阀4的右工位和油箱2有所连通，变量缸3右腔的液体压强逐渐变小，当变量缸3右腔的液体压强变小到一定值，变量缸3的活塞在其左腔液压力和弹簧的作用下右移，变量泵1排量增大，开始向机械设备供能。当需要变量泵1再进入待机状态时，再使得比例阀6比例电磁铁的电流逐渐变大即可，如此反复，即可达到反复切换变量泵待机状态和工作状态。
在整个循环过程中，因为比例阀6的比例电磁铁的电流可以用PLC和比例放大器无极调节大小及变化速度，那么比例阀6的比例电磁铁产生的压强P4就可以随意调节大小及变化速度，在一定范围内(P2≥P4时)，P4就是比例阀6左腔和右腔的液体压强之差，同时也是压力阀4左腔和右腔的液体压强之差，而所述液体压强之差P4、压力阀4阀芯截面积、压力阀4调压弹簧的劲度系数以及调定的弹力，就可以决定压力阀4调压弹簧的压缩尺寸，也决定了压力阀4阀芯的位置，压力阀4阀芯的位置就决定了变量缸3的变量方向以及变量速度。综上，就是通过控制比例阀6比例电磁铁的电流，实现了控制变量泵1的变量方向以及变量速度，解决了因快速变量影响变量泵1寿命的问题，也得到一种变量泵的待机控制装置，适用于频繁待机的变量泵。
特别说明：上述实施例中，描述较为具体详细，但本发明包含不仅限于实施例中比例阀6的结构，例如比例阀6比例电磁铁设置于其左腔，例如比例阀6比例电磁铁是以拉力拉动阀芯，例如比例阀6左腔设有复位弹簧或调压弹簧，或比例阀6右腔设有复位弹簧或调压弹簧，或比例阀6两腔都设有复位弹簧或调压弹簧，例如以调压弹簧或手动替代比例阀6的比例电磁铁，只要是通过控制类似比例阀6结构的阀来控制压力阀4左腔和右腔液体压强之差，从而实现控制变量泵1变量方向以及变量速度的都应在本发明保护范围内。关于比例阀6的结构的其他具体形式，还包括如图3、图4、图5所示的结构；关于以本发明原理所做拓展的具体形式，还包括图6、图7、图8，具体不一一列举。总之，故凡以本发明之原理所做的变化及拓展，都属于本发明的保护范围内。关于图6相对于具体描述的实施例图1，其不同点在于在比例阀6和油箱2连接的通道上串联了一个溢流阀，用于调节压力阀4右腔的最小液体压强，进一步地实现调节变量泵1最小设定压强；关于图7相对于具体描述的实施例图1，其不同点在于在压力阀4右腔和油箱2之间串联了一个溢流阀，用于调节压力阀4右腔的最大液体压强，进一步地实现调节变量泵1最大设定压强；关于图8相对于具体描述的实施例图1，其不同点在于在比例阀6和油箱2连接的通道上串联了一个溢流阀，用于调节压力阀4右腔的最小液体压强，进一步地实现调节变量泵1最小设定压强，同时，在压力阀4右腔和油箱2之间串联了一个溢流阀，用于调节压力阀4右腔的最大液体压强，进一步地实现调节变量泵1最大设定压强。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且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。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种变量泵变量控制装置，包括变量泵(1)、油箱(2)、变量缸(3)、压力阀(4)、阻尼孔(5)和比例阀(6)，所述变量缸(3)的活塞一端连接所述变量泵(1)的摇摆用于控制所述变量泵(1)的排量大小，所述变量泵(1)进口和所述油箱(2)连通，所述变量泵(1)出口和所述变量缸(3)有杆腔、所述压力阀(4)左腔及所述阻尼孔(5)左端都连通，所述压力阀(4)右腔和所述阻尼孔(5)右端连通，所述压力阀(4)左工位工作时，所述变量缸(3)无杆腔和所述变量泵(1)出口连通，所述压力阀(4)右工位工作时，所述变量缸(3)无杆腔和所述油箱(2)连通，所述比例阀(6)右工位工作时，所述比例阀(6)右腔和所述油箱(2)连通，所述比例阀(6)左工位工作时，所述比例阀(6)右腔和所述油箱(2)不通，所述压力阀(4)的弹簧设定在其右腔,其特征在于:所述比例阀(6)左腔和所述压力阀(4)左腔连通，所述比例阀(6)右腔和所述压力阀(4)右腔连通，所述比例阀(6)的一腔设有比例电磁铁,通过控制所述比例电磁铁的电流变化速度及大小，来控制所述压力阀(4)左腔和右腔的液体压强之差的变化速度及大小。
2.根据权利要求1所述的一种变量泵变量控制装置，其特征在于：所述压力阀(4)的弹簧为复位弹簧或调压弹簧。
3.一种采用如权利要求1所述的变量泵变量控制装置实现的变量泵变量控制方法，其特征在于：通过控制比例阀(6)比例电磁铁的电流变化速度及电流大小，来控制比例阀(6)左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀(4)左腔和右腔液体压强之差的变化速度及大小，进一步地实现控制压力阀(4)阀芯的移动速度及阀芯位置，进一步地实现控制变量缸(3)活塞的移动速度及移动方向，进一步地实现控制变量泵(1)的变量速度及变量方向。
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