一種柱塞泵功率控制裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種柱塞泵功率控制裝置及其控制方法，具有控制閥體、閥芯、閥套、止動螺堵、彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)、反饋機(jī)構(gòu)和滑閥；控制閥體上設(shè)有進(jìn)油口P、出油口Ps和2個泄油口T；閥芯設(shè)置在閥套內(nèi)，閥套與閥芯形成3位2通結(jié)構(gòu)閥，閥套與閥芯之間形成E腔,E腔長通進(jìn)油口P；滑閥設(shè)置在閥芯一端中心部，滑閥與閥芯在閥芯徑向上形成C腔，滑閥的圓球端與止動螺堵接觸；止動螺堵設(shè)置在控制閥體的一端；彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)設(shè)置在控制閥體的另一端；閥套、閥芯、滑閥設(shè)置在止動螺堵與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)之間；反饋機(jī)構(gòu)鉸鏈在控制閥體上。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)液壓柱塞泵對輸出功率的控制，泵的功率輸出曲線用兩根折線模擬，誤差較??；閥芯通過C腔壓力加載變量靈活。
【專利說明】一種柱塞泵功率控制裝置及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種柱塞泵功率控制裝置及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]功率控制是液壓泵常見的控制方式，其特點(diǎn)是在一定的工作壓力范圍內(nèi)，通過功率控制使得泵的輸出功率恒定，既W=PQ。該種控制是將泵出口壓力油通過功率控制裝置調(diào)節(jié)進(jìn)入變量活塞或通過功率控制裝置將變量活塞的壓力油卸掉，以推動伺服活塞移動來實(shí)現(xiàn)泵排量變化，變量活塞移動的同時又帶動功率控制裝置的反饋桿反向移動，至功率控制裝置調(diào)節(jié)關(guān)閉后，泵變量過程完成。
[0003]圖1為市場上見到的受知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的一種功率控制，該種功率控制裝置中包含有3位2通閥結(jié)構(gòu)功能的閥芯、閥套，通過閥芯、閥套的移動來控制功率控制裝置中P進(jìn)口與出口 Ps或與泄油口 T接通。閥芯被設(shè)置為具有臺階式的結(jié)構(gòu)，見詳細(xì)視圖1，它的A處和B處的直徑不同，分別為Φ(1和Φ?，中間引入壓力腔，因兩直徑的面積差而作用于閥芯的力為F=PJi (D2-d2)/4,另一端設(shè)置有彈簧加載機(jī)構(gòu)，反向預(yù)加載力。反饋桿固定鉸鏈于閥體上旋轉(zhuǎn)，一端與閥套鏈接，另外一端留有開口，可與變量活塞連接，其功能為杠桿原理，使得變量活塞的移動與閥套移動方向相反，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械反饋過程。
[0004]因該種結(jié)構(gòu)的閥套和閥芯所構(gòu)成的3位2通閥配合直徑為2個不同的直徑，對閥套和閥芯的圓柱度及兩臺階直徑間的同軸度等要求較高，加工難度大，批量生產(chǎn)成本較高。閥套和閥芯因各自的兩臺階直徑的同軸誤差是客觀存在的，故會出現(xiàn)變量卡塞的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，零件加工難度低，批量加工成本低、誤差較小、變量靈活的一種柱塞泵功率控制裝置及其控制方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種柱塞泵功率控制裝置，具有控制閥體、閥芯、閥套、止動螺堵、彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)和反饋機(jī)構(gòu)；所述控制閥體上設(shè)有進(jìn)油口 P、出油口 Ps和2個泄油口 T ;所述出油口 Ps外接泵體的變量活塞腔；所述閥芯設(shè)置在閥套內(nèi)，閥套與閥芯之間形成E腔，E腔長通進(jìn)油口 P ;所述止動螺堵設(shè)置在控制閥體的一端；所述彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)設(shè)置在控制閥體的另一端；所述閥套設(shè)置在止動螺堵與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)之間，閥套與閥芯形成3位2通結(jié)構(gòu)閥，閥套與閥芯之間形成E腔，E腔長通進(jìn)油口 P ;所述反饋機(jī)構(gòu)鉸鏈在控制閥體上；一端與閥套相接，帶動閥套沿軸向移動，另外一端與變量活塞相連；所述閥芯一端中心部位設(shè)置有滑閥，滑閥與閥芯間設(shè)置有壓力容腔C，滑閥受C腔壓力緊貼在止動螺堵上；所述滑閥的圓球端與止動螺堵接觸；所述止動螺堵與閥套間通過一個泄油口 T泄油，閥套與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)間通過另一個泄油口 T泄油。
[0007]上述技術(shù)方案所述的閥芯所受液壓力主要因?yàn)榛y的存在，液壓力為F=p π d2/4,d為滑閥直徑。
[0008]上述技術(shù)方案所述止動螺堵近閥芯的平面與滑閥軸線之間的垂直度為0.05mm以內(nèi)；
[0009]上述技術(shù)方案所述功率控制裝置中，止動螺堵與閥套、閥芯間通過一個泄油口 T泄油，閥套與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)間通過另一個泄油口 T泄油。
[0010]上述技術(shù)方案所述彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)包括第一彈簧座、大彈簧、小彈簧、第二彈簧座、螺套和螺母；所述螺套上具有截面呈倒“凸”字形的凹槽，螺套擰入控制閥體，并通過螺母固定在控制閥體的一端；所述第一彈簧座與第二彈簧座相對設(shè)置在凹槽內(nèi)，第一彈簧座與第二彈簧座之間設(shè)有小彈簧與大彈簧；所述小彈簧設(shè)置在大彈簧內(nèi)。
[0011]上述技術(shù)方案所述彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)還具有調(diào)節(jié)螺釘；所述調(diào)節(jié)螺釘?shù)囊欢藬Q入螺套與第二彈簧座接觸。
[0012]一種柱塞泵功率控制裝置的控制方法，具體步驟如下:
[0013]①設(shè)定彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)的數(shù)值；
[0014]②從進(jìn)油口 P引入泵出口壓力油，通過E腔體進(jìn)入閥芯與滑閥間的C腔內(nèi)，泵出口壓力油推動滑閥和閥芯向相反方向運(yùn)動，滑閥止動于止動螺堵，閥芯向壓縮彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)移動，或進(jìn)油口 P壓力降低，彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)推動閥芯克服C腔壓力作用反向移動；
[0015]③進(jìn)行二值化處理，完成泵升壓或降壓的變量過程。
[0016]上述技術(shù)方案所述步驟③的具體過程為:當(dāng)引入C腔的泵出口壓力增加并超過彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5設(shè)定的數(shù)值時，閥芯2向壓縮彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5方向移動，移動至進(jìn)油口 P、E腔與出油口 Ps接通、出油口 Ps與泄油口 T斷開時，壓力油通過出油口 Ps進(jìn)入變量活塞腔，推動變量活塞向柱塞泵小擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)6帶動閥套3向關(guān)閉方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps斷開、出油口 Ps與泄油口 T接通時，變量活塞的壓力油開始被卸掉，使其向小擺角方向移動停止并向柱塞泵大擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)6帶動閥套3向變量活塞運(yùn)動的反方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps再次接通，上述兩過程交替進(jìn)行，使變量活塞處于微小脈動中；此時，泵變量升壓過程完成；
[0017]當(dāng)引入C腔的泵出口壓力降低且低于彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5設(shè)定的數(shù)值時，進(jìn)油口 P、E腔與出油口 Ps斷開、出油口 Ps與泄油口 T接通，變量活塞向柱塞泵大擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)6帶動閥套3向變量活塞運(yùn)動的反方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps接通、出油口Ps與泄油口 T斷開時，壓力油止動變量活塞移動并反推變量活塞向柱塞泵小擺角移動，上述兩過程交替進(jìn)行，使變量活塞處于微小脈動中；此時，泵變量降壓過程完成。
[0018]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下積極的效果:
[0019](I)本發(fā)明提及的功率控制方式及裝置能實(shí)現(xiàn)液壓柱塞泵對輸出功率的控制，泵的功率輸出曲線用兩根折線模擬，誤差較??；結(jié)構(gòu)簡單，零件加工難度低，批量加工成本低。閥變量靈活，變量控制穩(wěn)定性高。
[0020](2)本發(fā)明的止動螺堵的靠近閥芯的平面與滑閥的軸線之間有垂直度要求，可以避免滑閥受到徑向力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0022]圖1為傳統(tǒng)的功率控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為圖1中I處的放大示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為圖3中II處的放大示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明的原理圖；
[0027]圖6為本發(fā)明的實(shí)際功率輸出曲線圖；
[0028]附圖中標(biāo)號為:控制閥體1、閥芯2、閥套3、止動螺堵4、彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5、第一彈簧座51、大彈簧52、小彈簧53、第二彈簧座54、螺套55、螺母56、調(diào)節(jié)螺釘57、反饋機(jī)構(gòu)6、滑閥7。

【具體實(shí)施方式】
[0029](實(shí)施例1，一種柱塞泵功率控制裝置)
[0030]見圖3至圖5，一種柱塞泵功率控制裝置，具有控制閥體1、閥芯2、閥套3、止動螺堵4、彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5、反饋機(jī)構(gòu)6和滑閥7 ;控制閥體I上設(shè)有進(jìn)油口 P、出油口 Ps和2個泄油口 T ;出油口 Ps外接泵體的變量活塞腔；閥芯2設(shè)置在閥套3內(nèi)，閥套3與閥芯2形成3位2通結(jié)構(gòu)閥，閥套3與閥芯2之間形成E腔；滑閥7設(shè)置在閥芯2 —端中心部，滑閥7與閥芯2在閥芯2徑向上形成C腔，滑閥7的圓球端與止動螺堵4接觸；止動螺堵4設(shè)置在控制閥體I的一端；彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5設(shè)置在控制閥體I的另一端；閥套3、閥芯2、滑閥7設(shè)置在止動螺堵4與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5之間；反饋機(jī)構(gòu)6鉸鏈在控制閥體I上，繞鉸鏈銷旋轉(zhuǎn)，一端通過滑動副結(jié)構(gòu)帶動閥套3沿軸線移動，另外一端也通過滑動副結(jié)構(gòu)與變量活塞鏈接，隨變量活塞沿軸線移動。
[0031]止動螺堵4近閥芯2的平面與滑閥7軸線之間的垂直度為0.05mm以內(nèi)，避免滑閥7受到徑向力。
[0032]功率控制裝置具有2個泄油口 T，止動螺堵與閥套之間設(shè)置有一個泄油口 T，閥套與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)間設(shè)置有一個泄油口 T。
[0033]彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5對輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5包括第一彈簧座51、大彈簧52、小彈簧53、第二彈簧座54、螺套55和螺母56 ;螺套55上具有截面呈倒“凸”字形的凹槽，螺套55插入控制閥體1，并通過螺母56固定在控制閥體I的一端；第一彈簧座51與第二彈簧座54相對設(shè)置在凹槽內(nèi)，第一彈簧座51與第二彈簧座52之間設(shè)有小彈簧53與大彈簧54 ;小彈簧53設(shè)置在大彈簧54內(nèi)。
[0034]彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5還具有調(diào)節(jié)螺釘57 ;調(diào)節(jié)螺釘57的一端擰入螺套55與第二彈簧座54接觸。
[0035](實(shí)施例2，一種柱塞泵功率控制裝置的控制方法)
[0036]一種柱塞泵功率控制裝置的控制方法，具體步驟如下:
[0037]①設(shè)定彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5的數(shù)值；
[0038]②從進(jìn)油口 P引入泵出口壓力油，通過閥套3進(jìn)入閥芯2的C腔內(nèi)，泵出口壓力油推動滑閥7和閥芯2向相反方向運(yùn)動，滑閥止動于止動螺堵，閥芯向壓縮彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)移動；或進(jìn)油口 P壓力降低，彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)推動閥芯克服C腔壓力作用反向移動；
[0039]③進(jìn)行二值化處理，當(dāng)引入C腔的泵出口壓力增加并超過彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5設(shè)定的數(shù)值時，閥芯2向壓縮彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5方向移動，移動至進(jìn)油口 P、E腔與出油口 Ps接通、出油口 Ps與泄油口 T斷開時，壓力油通過出油口 Ps進(jìn)入變量活塞腔，推動變量活塞向柱塞泵小擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)6帶動閥套3向關(guān)閉方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps斷、出油口 Ps與泄油口 T接通時，變量活塞的壓力油開始被卸掉，使其向小擺角方向移動停止并向柱塞泵大擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)6帶動閥套3向變量活塞運(yùn)動的反方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps再次接通，上述兩過程交替進(jìn)行，使變量活塞處于微小脈動中；此時，泵變量升壓過程完成；
[0040]當(dāng)引入C腔的泵出口壓力降低且低于彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)5設(shè)定的數(shù)值時，進(jìn)油口 P、E腔與出油口 Ps斷開、出油口 Ps與泄油口 T接通，變量活塞向柱塞泵大擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)6帶動閥套3向變量活塞運(yùn)動的反方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps接通、出油口Ps與泄油口 T斷開時，壓力油止動變量活塞移動并反推變量活塞向柱塞泵小擺角移動，上述兩過程交替進(jìn)行，使變量活塞處于微小脈動中；此時，泵變量降壓過程完成。
[0041]見圖6，在液壓柱塞泵上的實(shí)際輸出功率曲線由2根折線代替理論的曲線，誤差在3%以內(nèi)。
[0042]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種柱塞泵功率控制裝置，具有控制閥體(I)、閥芯(2)、閥套(3)、止動螺堵(4)、彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)和反饋機(jī)構(gòu)(6);所述控制閥體(I)上設(shè)有進(jìn)油口 P、出油口 Ps和2個泄油口 T ;所述出油口 Ps外接泵體的變量活塞腔；所述閥芯(2)設(shè)置在閥套(3)內(nèi)，閥套(3)與閥芯(2)之間形成E腔，E腔長通進(jìn)油口 P ;所述止動螺堵(4)設(shè)置在控制閥體(I)的一端；所述彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)設(shè)置在控制閥體(I)的另一端；所述閥芯(2)和閥套(3)設(shè)置在止動螺堵(4)與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)之間，閥套(3)與閥芯(2)形成3位2通結(jié)構(gòu)閥；所述反饋機(jī)構(gòu)(6)鉸鏈在控制閥體(I)上，一端與閥套(3)相接，帶動閥套(3)沿軸向移動，另外一端與變量活塞相連；其特征在于:所述閥芯(2)—端中心部位設(shè)置有滑閥(7)，滑閥(7)與閥芯(2)間設(shè)置有壓力容腔C，滑閥(7)受C腔壓力緊貼在止動螺堵(4)上；所述滑閥(7)的圓球端與止動螺堵(4)接觸；所述止動螺堵(4)與閥套(3)間通過一個泄油口 T泄油，閥套(3)與彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)間通過另一個泄油口 T泄油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞泵功率控制裝置，其特征在于:所述止動螺堵(4)近閥芯(2)的平面與滑閥(7)軸線之間的垂直度為0.05mm以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱塞泵功率控制裝置，其特征在于:所述彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)包括第一彈簧座(51)、大彈簧(52 )、小彈簧(53 )、第二彈簧座(54)、螺套(55 )和螺母(56 );所述螺套(55)上具有截面呈倒“凸”字形的凹槽，螺套(55)擰入控制閥體(1)，并通過螺母(56)固定在控制閥體(I)的一端；所述第一彈簧座(51)與第二彈簧座(54)相對設(shè)置在凹槽內(nèi)，第一彈簧座(51)與第二彈簧座(52)之間設(shè)有小彈簧(53)與大彈簧(54);所述小彈簧(53)設(shè)置在大彈簧(54)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柱塞泵功率控制裝置，其特征在于:所述彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)還具有調(diào)節(jié)螺釘(57);所述調(diào)節(jié)螺釘(57)的一端擰入螺套(55)與第二彈簧座(54)接觸。
5.一種柱塞泵功率控制裝置的控制方法，其特征在于，具體步驟如下:①設(shè)定彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)的數(shù)值； ②從進(jìn)油口P引入泵出口壓力油，通過E腔體進(jìn)入閥芯(2)與滑閥(7)間的C腔內(nèi)，泵出口壓力油推動滑閥(7)和閥芯(2)向相反方向運(yùn)動，滑閥(7)止動于止動螺堵(4)，閥芯(2)向壓縮彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)移動，或進(jìn)油口 P壓力降低，彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)推動閥芯(2)克服C腔壓力作用反向移動； ③進(jìn)行二值化處理，完成泵升壓或降壓的變量過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柱塞泵功率控制裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟③的具體過程為:當(dāng)引入C腔的泵出口壓力增加并超過彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)設(shè)定的數(shù)值時，閥芯(2)向壓縮彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)方向移動，移動至進(jìn)油口 P、E腔與出油口 Ps接通、出油口 Ps與泄油口 T斷開時，壓力油通過出油口 Ps進(jìn)入變量活塞腔，推動變量活塞向柱塞泵小擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)(6)帶動閥套(3)向關(guān)閉方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps斷、出油口 Ps與泄油口 T接通時，變量活塞的壓力油開始被卸掉，使其向小擺角方向移動停止并向柱塞泵大擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)(6)帶動閥套(3)向變量活塞運(yùn)動的反方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps再次接通，上述兩過程交替進(jìn)行，使變量活塞處于微小脈動中；此時，泵變量升壓過程完成； 當(dāng)引入C腔的泵出口壓力降低且低于彈簧預(yù)加載機(jī)構(gòu)(5)設(shè)定的數(shù)值時，進(jìn)油口 P、E腔與出油口 Ps斷開、出油口 Ps與泄油口 T接通，變量活塞向柱塞泵大擺角移動，同時，反饋機(jī)構(gòu)(6)帶動閥套(3)向變量活塞運(yùn)動的反方向移動，至進(jìn)油口 P與出油口 Ps接通、出油口 Ps與泄油口 T斷開時，壓力油止動變量活塞移動并反推變量活塞向柱塞泵小擺角移動，上述兩過程交替進(jìn)行，使變量活塞處于微小脈動中；此時，泵變量降壓過程完成。
【文檔編號】F04B49/22GK104234992SQ201310590024
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】汪立平, 李童, 華海銘, 林大超, 韋磊 申請人:江蘇恒立液壓有限公司