3.5 电液比例控制变量泵

电液比例控制变量泵，是利用“流量-位移-力反馈”的原理设计的，是依靠外控油压来控制变量机构，并利用输入比例电磁铁的电流大小来改变泵的流量，输入电流与泵的流量成比例关系。该泵控制灵活、动作灵敏、重复精度高、稳定性好，能方便地实现液压系统的遥控、自控、无级调速、跟踪反馈同步和计算机控制，适用于工业自动化的要求。

电液比例变量泵不但改变了控制方式，而且使容积调节、微电子技术、计算机技术和检测反馈技术的优势充分结合起来，各种控制策略的引入可以实现多种适应性控制，使高压大功率的系统性能进一步提高、节能效果更加显著。

3.5.1 电液比例控制变量泵的组成

如图3-10所示，电液比例控制变量泵主要由角位移传感器1、控制柱塞2、变量柱塞3、压力调节阀4、比例换向阀5、压力传感器6、放大器7、溢流阀8、和节流孔9、组成。其压力、流量输出由电子系统控制，通过压力传感器和角位移传感器将信号反馈给高频响应比例阀，从而控制其压力和流量输出。

图3-10 电液比例变量泵控制原理图

1—角位移传感器；2—控制柱塞；3—变量柱塞；4—压力调节阀；5—比例换向阀；6压力传感器；7—放大器；8—溢流阀；9—节流孔

3.5.2 典型电液比例控制变量泵

（1）位置直接反馈式电液比例排量控制泵

位置直接反馈式电液比例排量泵是在手动伺服变量泵的基础上发展起来的。将电-机械转换、放大、控制元件与泵的手动变量机构相连,就能构成位置直接反馈式电液比例排量泵。

图3-11为比例减压阀控制的电液比例排量泵。该变量调节机构只是在手动何服变量机构的基础上,增设了电液比例三通减压阀2、操纵缸3和平衡弹簧6、变量差动活塞4与液压伺服阀1的阀套仍固连成一体,构成位置直接反馈。当比例电磁铁通以控制电流后,比例减压阀输出相应压力的压力油进入操纵缸3,推动液压伺服阀1的阀芯移动。当阀芯上的平衡弹簧6的弹簧力与液压推动力平衡时,使伺服阀芯移动量为x。液压泵来的压力油通过伺服阀进入变量差动活塞4控制腔(下腔),与差动活塞上腔的液压泵输出油压作用相比较,在差动压力的作用下,活塞4做跟随运动,使位移y=x。比例减压阀控制的电液比例排量泵时斜盘也跟随有一个相应的调节倾角液动伺服阀增量,使变量泵得到与输入电信号成比例的排量和流量控制。

图3-11 比例减压阀控制的电液比例排量阀

1—液压伺服阀；2—电液比例三通减压阀;3—操纵缸:4—变量差动活塞;5—柱塞泵:6—平衡弹簧

这种电液比例排量控制变量泵在控制精度及灵敏度方面虽不如电液伺服变量泵,但其抗污染能力强,价格较低廉,工作可靠,对许多机械的远程控制还是很理想的选择。

（2）位移-力反馈式电液比例排量控制泵

位置直接反馈式比例变量泵,平衡时,变量活塞的位移等于阀的位移,因此泵的控制排量受到伺服阀位移大小的限制。另外,采用的伺服阀的制造工艺要求很高,而且为了驱动伺服阀,有的还需增加一级先导级,这就又增加了结构的复杂性和成本。图3-12所示为一种采用比例控制阀和位移-力反馈式电液比例排量泵控制原理。当比例电磁铁无信号电流输入时,控制活塞液压缸2活塞在复位弹簧4作用下返回原位,控制活塞处于排量最小的位置。当电液比例控制阀1有控制电流输入时,阀芯移动,阀口a、b接通,先导控制油液通过阀口a、b进入液压缸2的无杆腔,使控制腔压力p升高,变量控制活塞向排量增大方向移动,进行排量调节。同时,控制活塞的移动又通过反馈弹簧3作用于控制阀1,使反馈弹簧力与电磁力相比较,使控制阀口关小,直至反馈弹簧力与电磁力平衡,构成位移-力反馈闭环控制,使控制活塞定位在一个与输入信号成正比的新平衡位置上,达到排量调节的目的。

图3-12 位移-力反馈式电液比例排量泵控制原理

1—电液比例控制阀；2—控制活塞液压缸；3—反馈弹簧；4—复位弹簧