液壓泵卸載回路

泵源卸載是指相對于系統(tǒng)工作壓力（滿負(fù)載）而言，使得泵源電機(jī)組處于較低負(fù)載下的待機(jī)運轉(zhuǎn)或空運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)過程；也可以理解為油泵電機(jī)組在輸出功率相對很小的工況下運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。其表現(xiàn)形式分為高壓卸載和低壓卸載，對應(yīng)的稱呼為壓力卸載和流量卸載。

實際設(shè)計和控制中主要通過有效控制液壓閥、液壓泵、電機(jī)三個方向或三個方向的組合，實現(xiàn)泵源卸載，下文也主要從這三個方向例舉描述，這樣更便于對比和理解。

1：閥控卸載之采用電磁溢流閥實現(xiàn)泵源建壓和卸載

這是最常用也是應(yīng)用最廣泛的泵源建壓和卸載回路。在回路中，電磁溢流閥通徑匹配油泵輸出的流量。

該回路控制簡單，易于維護(hù)。缺點是建壓速度相對較慢，特別是對于類似于剪板機(jī)的設(shè)備會表現(xiàn)為流量反映較慢，絕大多數(shù)電磁溢流閥不能滿足這種響應(yīng)頻率，同時，如果電磁溢流閥頻繁建壓和卸荷，對于溢流閥的超調(diào)特性要求較高（根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，溢流閥/電磁溢流閥的響應(yīng)速度及超調(diào)特性不是必試項目），溢流口沖擊較大，噪音與泄漏很難控制。設(shè)計選型時可以通過根據(jù)電磁溢流閥的型號選擇常開、常閉功能，安裝尺寸及功能互換性很好。多級調(diào)壓的電磁溢流閥優(yōu)缺點同普通電磁溢流閥，同時 在進(jìn)行高低壓切換時會出現(xiàn)壓力明顯抖動（波動），這是因為壓力切換時，過渡機(jī)能造成的，在一些設(shè)備工況中可能不允許存在這種波動曲線，所以對于這類設(shè)備應(yīng)慎用。

除了不同安裝形式的電磁溢流閥外，依此類推，不少設(shè)計者由于空間、經(jīng)濟(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化等原因，同時利用不同功能的溢流閥與換向閥組合實現(xiàn)電磁溢流閥功能，甚至更復(fù)雜的類似功能，本文不再贅述。

2：閥控卸載之采用比例溢流閥實現(xiàn)泵源建壓和卸載

與電磁溢流閥不同的是：采用比例溢流閥實現(xiàn)泵源建壓和卸載實現(xiàn)了柔性控制，其主要表現(xiàn)在：可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程壓力無級調(diào)整；高低壓切換是避免了壓力跳躍現(xiàn)象，壓力平緩波動。其安裝面同普通電磁溢流閥相同，具有互換性。缺點是成本提高，包含了采購制造、維護(hù)保養(yǎng)、使用要求與維護(hù)保養(yǎng)等方面。在這類閥中節(jié)能閥（PQ閥）也具有同樣功能。

3：閥控卸載之采用溢流插件實現(xiàn)泵源建壓和卸載

采用二通插裝閥（溢流插件）實現(xiàn)泵源建壓和卸載主要見于油泵電機(jī)組輸出流量較大時。除了流量參數(shù)外，主要是安裝方式不一樣，其他性能及控制基本雷同電磁溢流閥，根據(jù)此原理，插裝式調(diào)壓閥也可實現(xiàn)先導(dǎo)控制和多級調(diào)壓及比例控制。

4：閥控卸載之采用卸荷閥實現(xiàn)泵源建壓和卸載

采用卸荷閥實現(xiàn)泵源建壓和卸載，這種回路在組合機(jī)床上應(yīng)用非常成熟，大中專院校的液壓傳動課本上均作重點講解。大家可參考相關(guān)文獻(xiàn)。

5：泵控卸載之恒壓泵源

恒壓泵國產(chǎn)系列泵主要表現(xiàn)為PCY泵、力士樂表現(xiàn)為DR泵。。。其主要特征壓力流量曲線如圖7.可以理解為當(dāng)恒壓泵運行狀態(tài)達(dá)到設(shè)定壓力時，其輸出流量很小，根據(jù)公式

功率=流量x壓力

根據(jù)公式，此時泵源系統(tǒng)功率損耗很小，實現(xiàn)了流量卸載

需要說明的是，由于考慮供貨周期，標(biāo)準(zhǔn)化、減少庫存品種等原因，實踐中可以通過很多途徑將不同控制方式的油泵更改為恒壓油泵。

6：泵控卸載之DFR泵源

DFR泵源實際上是泵控壓力補(bǔ)償器形式。CRZDP-W-600海纜船舵機(jī)工況簡介：舵機(jī)采用柴油機(jī)（雙出軸）為原動機(jī)，一端帶動減速機(jī)用作船只前進(jìn)/后退；一端帶動油泵/馬達(dá)用作船只轉(zhuǎn)向。由于輪船在運動時的速度和海水阻力差異，要求柴油機(jī)不同的轉(zhuǎn)速，帶來的直接問題就是用作船只轉(zhuǎn)向的油泵/馬達(dá)輸出流量變化，勢必造成轉(zhuǎn)向不平穩(wěn)甚至翻船的現(xiàn)象。采用DRF泵后（圖四為CRZDP-W-600海纜船舵機(jī)轉(zhuǎn)向控制部分簡化原理圖），系統(tǒng)輸出的壓力與流量直接取決于負(fù)載的要求，也就是說使用DRF泵后，系統(tǒng)輸出不會受到柴油機(jī)輸出功率變化的影響，船只轉(zhuǎn)向能一直保證較平穩(wěn)的狀態(tài)。

泵控壓力補(bǔ)償器相當(dāng)于負(fù)載敏感變量泵中的流量控制閥：該壓力補(bǔ)償器的設(shè)定壓力即為泵出口處的節(jié)流閥形成的壓差。如果負(fù)載壓力變化導(dǎo)致流量發(fā)生變化，就會導(dǎo)致節(jié)流上的壓差發(fā)生變化，流量控制閥的閥芯離開平衡位置，控制油進(jìn)入油泵變量控制機(jī)構(gòu)的主動液壓缸，使液壓泵的斜盤擺角減?。ㄝ敵隽髁繙p小）；或變量控制機(jī)構(gòu)主動液壓缸內(nèi)的介質(zhì)排出使得液壓泵的斜盤擺角變大（輸出流量增加）。隨著這種變化，節(jié)流閥處的壓差會重新達(dá)到原先設(shè)定值，進(jìn)而保證油泵輸出量穩(wěn)定。

根據(jù)以上可以看出，如果將圖五中節(jié)流閥換成比例節(jié)流閥（比例節(jié)流閥+負(fù)載敏感泵），則可以形成可控性穩(wěn)流源，這種回路特別適合不同時動作的多負(fù)載系統(tǒng)（通過不同的信號可以獲得多種流量輸出，以減少不同負(fù)載所要求設(shè)置的多個節(jié)流閥及其帶來的節(jié)流損失）。其中尤以注塑機(jī)系統(tǒng)“變量泵+PQ閥”為典型。（此案例參見文獻(xiàn)《關(guān)于壓力補(bǔ)償器的注釋及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用》）

負(fù)載敏感技術(shù)是變量泵廣泛應(yīng)用的必然結(jié)果，減少和消除系統(tǒng)溢流是液壓系統(tǒng)走向理性的大趨勢。盡管如此，實踐中還要盡量選擇流量、壓力匹配的DFR泵,因為隨著壓力的升高，系統(tǒng)效率呈現(xiàn)提高趨勢，但是流量閥壓力設(shè)定值升高也會降低系統(tǒng)效率。如今負(fù)荷傳感器技術(shù)因其高效節(jié)能的特點正被廣泛地應(yīng)用在工程、礦山、船舶、鋼鐵等行業(yè)。如挖掘機(jī)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)、物料翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、煤礦機(jī)械等。多個執(zhí)行元件的協(xié)調(diào)配合能大大提高整機(jī)的工作效率。負(fù)載敏感系統(tǒng)的應(yīng)用使得設(shè)備的節(jié)能效果有了很大改善，但是當(dāng)多個負(fù)載所需要的總流量超過泵的供油能力時其流量會優(yōu)先流向負(fù)載較輕的那邊，導(dǎo)致其操控性能降低，而壓力補(bǔ)償控制系統(tǒng)則能很好地解決這一問題。

從這個實踐效果上講，力士樂系列DFR泵控也是實現(xiàn)泵源卸載的途徑，而且是泵控形式卻可以避免節(jié)流損失，值得各位設(shè)計人員關(guān)注和推廣。

7：泵控卸載之ER泵源

ER泵源通過規(guī)定的可變線圈電流設(shè)置為一定壓力。 如果執(zhí)行器 (負(fù)載壓力) 沒有變化，控制柱塞的位置改變。泵擺動角 (流量) 增加或降低的原因是為了保持電動調(diào)定壓力 等級。因此，泵只能輸送執(zhí)行器可以接受的液壓油量。通過改變電 磁鐵電流，可以無級調(diào)節(jié)所需壓力等級。如果線圈電流下降為零，壓力被限制為 pmin (備用)。

8：泵控卸載之ER泵源

ED泵源通過規(guī)定的可變線圈電流設(shè)置為一定壓力。 如果執(zhí)行器 (負(fù)載壓力) 沒有變化，控制柱塞的位置改變。泵擺動角 (流量) 增加或降低的原因是為了保持電動調(diào)定壓力 等級。因此，泵只能輸送執(zhí)行器可以接受的液壓油量。通過改變電 磁鐵電流，可以無級調(diào)節(jié)所需壓力等級。當(dāng)電磁鐵電流信號降至零值時，通過可調(diào)液壓壓力切斷裝置 (在失去動力的情況下確保故障安全功能，例如用作風(fēng)扇驅(qū)動) 將最大輸出壓力限制為 pmax。

伺服驅(qū)動器電機(jī)是在自動控制裝置中用作執(zhí)行元件的微型電動機(jī)，其功能是將電信號轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度，在自動化設(shè)備中，通常使用伺服驅(qū)動器，尤其是位置控制，大多數(shù)品牌的伺服驅(qū)動器都具有位置控制功能?？刂破靼l(fā)送脈沖以控制伺服驅(qū)動器電機(jī)的運行，脈沖數(shù)與旋轉(zhuǎn)角度相對應(yīng)，脈沖頻率與速度相對應(yīng)。也就是說：伺服液壓系統(tǒng)是利用電控技術(shù)、傳感器技術(shù)、檢測技術(shù)將檢測到的外部壓力、流量信號經(jīng)過算法轉(zhuǎn)化后，改變脈沖頻率，進(jìn)而實現(xiàn)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速、減少流量輸出的目的。

伺服電機(jī)控制的液壓系統(tǒng)目前已在冶金、橡膠、木工、建筑材料、機(jī)床等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。這種應(yīng)用極大減小了系統(tǒng)發(fā)熱量，提高了能量利用率。同時也對設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)提出了更高的要求。

對于一些速度變化不大的場合，也有設(shè)計師通過改變普通三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法進(jìn)行調(diào)速。這也屬于泵源卸載的范疇，但是因為普通電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍較小，所以應(yīng)用不是很廣泛。但在動作要求不高（快慢速度恒定）的情況下，這種控制方式也是比較經(jīng)濟(jì)的選項，當(dāng)然，維護(hù)保養(yǎng)成本也不高。

                                                                                                                 楊殿寶