CN114135458A - 柱塞泵恒功率控制结构 - Google Patents

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史海勇
李梦科
李小明
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Abstract

本发明公开了一种柱塞泵恒功率控制结构，包括恒功率阀(50)、拨块和斜盘；恒功率阀(50)的调节螺钉(14)和恒功率阀(50)的弹簧座组件(11)之间设有圆锥螺旋弹簧(20)；所述圆锥螺旋弹簧(20)的两端均设有平面；所述圆锥螺旋弹簧(20)的切变模量76000‑82000MPa、弹簧刚度13‑15k/mm、大端支承圈半径9‑11mm、小端支承圈半径4‑6mm、钢丝直径2.3‑2.5mm及节距2.5‑3.5mm。本发明具有控制精度高和容易调节的优点。

Description

柱塞泵恒功率控制结构
技术领域
本发明属于轴向变量柱塞泵领域，尤其涉及一种柱塞泵恒功率控制结构。
背景技术
柱塞泵恒功率控制就是使泵的出口压力与输出流量的乘积为常数，泵的出口压力和输出流量需要满足双曲线函数关系。随着负荷的变化，泵的出口压力也随之变化，需要调节输出流量使输出流量与出口压力的乘积保持不变。
为使原动机工作在最佳工况下，减少原动机的能耗，工程机械中常使用恒功率的轴向柱塞变量泵。现有轴向柱塞变量泵的恒功率控制机构主要包括两种形式，第一种形式是利用杠杆原理的恒功率变量机构，第二种形式是利用双弹簧的位移直接反馈机构。利用杠杆原理的恒功率控制机构可以让出口压力和输出流量呈双曲线变化，而采用双弹簧的控制方式是让压力流量呈不同斜率的两条直线变化，通过两条直线来近似双曲线，实际上并不是真正意义上的恒功率控制，如图5所示，双弹簧控制方式下的功率曲线与理想状态下的恒功率曲线存在较大的轨迹差别，意味着在泵的需求输出功率与实际输出功率会有较大的差别，双弹簧结构的恒功率控制结构控制精度低。
现有双弹簧结构的恒功率控制结构，包括恒功率阀、拨块和斜盘，恒功率阀通过拨块驱动斜盘转动，改变泵的输出功率。恒功率阀的结构如图4所示，包括阀体6，阀体6内设有可移动的弹簧座组件11，弹簧座组件11的一侧设有大弹簧13，大弹簧13内设有小弹簧3，大弹簧13的一侧设有与阀体6螺接的螺套4，螺套4上设有锁紧螺母2，小弹簧3的一侧设有与螺套4螺接的调节螺钉14，调节螺钉14上设有密封锁紧螺母1。通过调节螺套4改变大弹簧13的初始预紧力，通过调节调节螺钉14改变小弹簧3的初始预紧力。
现有双弹簧结构的恒功率控制结构下，对泵的输出功率进行调节时，泵的功率曲线由两段直线组成近似双曲线，如图4所示，AB段直线对应只有大弹簧工作状态，起点A和直线AB的斜率由大弹簧的刚度决定；BC段对应大弹簧和小弹簧同时工作时的状态，起点B由小弹簧的刚度决定，直线BC的斜率由大弹簧刚度和小弹簧刚度共同决定。现有双弹簧结构调节过程比较复杂，调节时要先调节大弹簧，再调节小弹簧，有时会出现在调节小弹簧时调好的大弹簧发生改变，即上一步调好的功率曲线AB段会发生偏移，功率起变点和功率值会发生变化，需要重新调节大弹簧，该过程使得整个调节过程变得复杂，不易调节。
因此，现有双弹簧结构的恒功率控制结构存在控制精度低和不易调节的缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种柱塞泵恒功率控制结构。本发明具有控制精度高和容易调节的优点。
本发明的技术方案：柱塞泵恒功率控制结构，包括恒功率阀、拨块和斜盘；恒功率阀的调节螺钉和恒功率阀的弹簧座组件之间设有圆锥螺旋弹簧。
前述的柱塞泵恒功率控制结构中，所述圆锥螺旋弹簧的两端均设有平面。
前述的柱塞泵恒功率控制结构中，所述圆锥螺旋弹簧的切变模量76000-82000MPa、弹簧刚度13-15k/mm、大端支承圈半径9-11mm、小端支承圈半径4-6mm、钢丝直径2.3-2.5mm及节距2.5-3.5mm。
前述的柱塞泵恒功率控制结构中，所述圆锥螺旋弹簧的切变模量79000MPa、弹簧刚度14.125k/mm、大端支承圈半径10mm、小端支承圈半径5mm、钢丝直径2.4mm及节距3mm。
与现有技术相比，本发明在现有的双弹簧结构的恒功率控制结构的基础上，对恒功率阀进行了改进，主要的改进点是将原有恒功率阀中的两个大小弹簧改进为一根圆锥螺旋弹簧，对泵的输出功率进行调节时，只需要对圆锥螺旋弹簧进行调节，即只需要调节调节螺钉，然后将密封锁紧螺母锁死，即完成调节工作，不需要反复多次调节，使整个调节过程变得容易，并且能使泵的输出功率曲线与与理想状态下的恒功率曲线更加贴近，泵的需求输出功率与实际输出功率差别小，控制精度高。因此，本发明具有控制精度高和容易调节的优点。
附图说明
图1是本发明的恒功率阀的正视图。
图2是轴向变量柱塞泵的液压原理图。
图3是轴向变量柱塞泵的剖视图。
图4是现有恒功率阀的正视图。
图5是实施例1功率曲线图。
图6是实施例1的圆锥螺旋弹簧的刚度曲线图。
图7是实施例1的圆锥螺旋弹簧的结构示意图。
附图中的标记为：1-密封锁紧螺母，2-锁紧螺母，3-小弹簧，4-螺套，5-阀芯阀套组件，6-阀体，7-小弹簧座，8-矩形密封圈，9-螺堵，10-小调节弹簧，11-弹簧座组件，12-O形圈，13-大弹簧，14-调节螺钉，20-圆锥螺旋弹簧，51-阻尼孔，52-流量阀，53-斜盘，54-拨块。
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。
如图2所示，当轴向变量柱塞泵(A7V117型)的工作压力达到恒功率起调点时，恒功率阀50溢流，通过阻尼孔51的流量增大，造成流量阀52右端压力降低，流量阀52的阀芯右移，流量阀52处于左位，压力油经流量阀52进入变量活塞腔无杆腔，推动斜盘53运动，使得斜盘53倾角减小，流量减小，与此同时，斜盘53带动拨块54拨动恒功率阀50的阀套，使恒功率阀50的阀口关闭，实现反馈。此时，流量阀52右端压力增大，流量阀52阀芯左移，变量柱塞运动速度近乎为零，此时流量在该工作压力下稳定。
如图3所示，现有双弹簧结构的恒功率控制结构，包括恒功率阀50、拨块54和斜盘53。
如图4所示，现有恒功率阀50的结构，包括阀体6，阀体6的左端设有螺纹连接的螺套4，螺套4与阀体6之间设有防渗漏的O形圈12，螺套4上设有锁紧螺母2，螺套4通过锁紧螺母2固定在阀体6上，螺套4内设有调节螺钉14，调节螺钉14上设有密封锁紧螺母1；阀体6的右端设有螺堵9，阀体6和螺堵9之间设有矩形密封圈8，阀体6内设有阀芯阀套组件5，阀芯阀套组件5由外侧的阀套和内侧的阀芯组成，阀套可在阀体6内左右移动，阀芯可在阀套内左右移动，阀套的右侧设有小弹簧座7，小弹簧座7通过小调节弹簧10连接螺堵9，阀套的左侧设有弹簧座组件11，弹簧座组件11与螺套4之间设有大弹簧13，弹簧座组件11与调节螺钉14之间设有小弹簧3。
现有双弹簧结构的恒功率控制结构对泵的输出功率的调节，实际上是对大弹簧13和小弹簧3进行调节，包括两部分，第一部分是调节功率曲线AB段，即对大弹簧13进行调节，第二部分是调节功率曲线BC段，即对小弹簧3进行调节。首先调节功率曲线的AB段，此时只有大弹簧13工作，先将调节螺钉14退空，然后调节螺套4，最后将锁紧螺母2锁死，完成第一部分调节；其次调节功率曲线BC段，此时大弹簧13和小弹簧3共同工作，此时对调节螺钉14进行调节，然后将密封锁紧螺母1锁死，完成第二部分调节。对小弹簧3进行调节时，容易对大弹簧的调节结果产生影响，有时需要反复调节，调节过程复杂。并且从图5中可以看出，现有双弹簧结构的恒功率控制结构下的功率曲线(Wa所示)由两个直线段组成，与理想状态下的恒功率曲线(Wb所示)存在较大偏差，导致泵的输出功率实际上变化幅度较大，恒功率效果差，控制精度低。
实施例1(最佳实施例)。柱塞泵恒功率控制结构，与现有双弹簧结构的恒功率控制结构的差别，如图1所示，将大弹簧13和小弹簧3替换成了圆锥螺旋弹簧20，并去除了锁紧螺母2，螺套4直接拧紧在阀体6上。所述圆锥螺旋弹簧20的切变模量79000MPa、弹簧刚度14.125k/mm、大端支承圈半径(图7中R2所示)10mm、小端支承圈半径(图7中R1所示)5mm、钢丝直径(图7中d所示)2.4mm及节距(图7中p所示)3mm。通过对圆锥螺旋弹簧20的各项参数的限定，使得圆锥螺旋弹簧20的刚度曲线如图6所示。
实施例2。与实施例1不同的是，所述圆锥螺旋弹簧20的切变模量76000MPa、弹簧刚度15k/mm、大端支承圈半径9mm、小端支承圈半径6mm、钢丝直径2.3mm及节距3.5mm。
实施例3。与实施例1不同的是，所述圆锥螺旋弹簧(20)的切变模量82000MPa、弹簧刚度13k/mm、大端支承圈半径11mm、小端支承圈半径4mm、钢丝直径2.5mm及节距2.5mm。
本发明对泵的输出功率的调节，实际上是对圆锥螺旋弹簧20进行调节，先调调节螺钉14，然后将密封锁紧螺母1锁死，即完成调节，非常容易调节。
从图5中可以看到，实施例1的控制结构可使泵的输出功率曲线(Wc所示)为双曲线形，与理想状态下的恒功率曲线(Wb所示)相接近，泵的需求输出功率与实际输出功率差别小，控制精度高。
本发明具有控制精度高和容易调节的优点。

Claims (4)

1.柱塞泵恒功率控制结构，包括恒功率阀(50)、拨块(54)和斜盘(53)；其特征在于：恒功率阀(50)的调节螺钉(14)和恒功率阀(50)的弹簧座组件(11)之间设有圆锥螺旋弹簧(20)。
2.根据权利要求1所述的柱塞泵恒功率控制结构，其特征在于：所述圆锥螺旋弹簧(20)的两端均设有平面。
3.根据权利要求1所述的柱塞泵恒功率控制结构，其特征在于：所述圆锥螺旋弹簧(20)的切变模量76000-82000MPa、弹簧刚度13-15k/mm、大端支承圈半径9-11mm、小端支承圈半径4-6mm、钢丝直径2.3-2.5mm及节距2.5-3.5mm。
4.根据权利要求3所述的柱塞泵恒功率控制结构，其特征在于：所述圆锥螺旋弹簧(20)的切变模量79000MPa、弹簧刚度14.125k/mm、大端支承圈半径10mm、小端支承圈半径5mm、钢丝直径2.4mm及节距3mm。
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