小松挖掘機(jī)液壓泵的構(gòu)造與工作原理

一、液壓泵的構(gòu)造
    小松 PC200-6 和 PC220-6型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為閉式中心負(fù)荷傳感系統(tǒng)（ GLSS ) , GLSS 是以控制斜盤式變量柱塞泵斜盤角度的方法來(lái)減少功率消耗的節(jié)能系統(tǒng)。圖 2 一 18 為閉式中心負(fù)荷傳感系統(tǒng)框圖。
                 [img=296,402]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/200973015381506.jpg[/img]
    GLSS的特點(diǎn)是：裝置具有不受負(fù)荷影響的精密控制性能，即使在精密控制時(shí)也能實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的操縱性能。在復(fù)合操作時(shí)，具有依照滑閥的開口面積決定流量分配性能的復(fù)合操縱性能。通過(guò)對(duì)變量泵的控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 
    GLSS 由液壓泵（兩個(gè)泵）、操作閥和工作裝置用油缸等執(zhí)行元件構(gòu)成。
    液壓泵的構(gòu)造如圖 2 一 19 和圖 2 一 20 所示。該泵由 2 個(gè)變量斜盤式柱塞泵、 PC 閥、 LS 閥和 EPC 閥組成。                   [img=401,510]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730154437999.jpg[/img]                  [img=432,311]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730154714927.jpg[/img]     二、液壓泵工作原理
    液壓泵的工作原理是：傳輸?shù)奖幂S的動(dòng)力，由泵變換成液壓能，然后按負(fù)荷大小輸出液壓油。液壓泵可依據(jù)斜盤的變化改變壓力油的輸出量。
     1 ．泵的工作 ( l ）油缸組與軸共同旋轉(zhuǎn)，滑板滑動(dòng)在平面 A 上，如圖 2 一 21 ( a ）所示。同時(shí)，斜盤形成沿圓球面 B 擺動(dòng)的局面。因此，斜盤的中心線 X 與油缸組軸方向夾角 a 發(fā)生變化，該角度稱為斜盤角。
     ( 2 ）斜盤的中心線 X 同油缸組軸線方向不一致，形成斜盤角 a 不為零的狀態(tài)中，平面 A 同滑靴貼合并相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
    通過(guò)該動(dòng)作，柱塞在油缸組的各油缸室內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)，如圖 2 一 21 ( b ）所示，油缸組內(nèi)的容積 E 、 F 出現(xiàn)容積差。也就是說(shuō)，當(dāng)油缸組旋轉(zhuǎn) E 室的容積縮小時(shí)，油就在該過(guò)程中被擠出；另一方向， F 室的容積擴(kuò)大，在該過(guò)程中油被吸入。吸入擠出量為 F 與 E 的容積差。
     ( 3 ）如圖 2 一 21 ( c ）所示，在斜盤的中心線 X 與油缸組的軸線方向相一致時(shí)（斜盤角 a 為 0 ) ，油缸組內(nèi)的容積 E 與 F 的差為 0 ，不進(jìn)行吸油與出油，則泵不起作用。實(shí)際上不會(huì)形成斜盤角為 O 的狀態(tài)。                [img=357,291]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730155031252.jpg[/img]    2 ．泵流量的控制
     斜盤角α變大后，容量 E 與 F 的差就會(huì)變大，流量也會(huì)增大。斜盤角 a 由伺服活塞控制。
    伺服活塞依據(jù) PC 和 LS 閥的信號(hào)壓力，作往返直線運(yùn)動(dòng)，該直線運(yùn)動(dòng)因滑塊的作用而傳至斜盤，斜盤在支架圓球面上作轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
    伺服活塞左右受壓面積發(fā)生變化，在小徑活塞一側(cè)的壓力室內(nèi)，主泵的輸出壓力為PP，在大徑活塞一側(cè)的壓力室中， LS 閥的輸出壓力為 Pen 。依據(jù)小徑活塞的壓力 PP 與大徑活塞的壓力 Pen 的大小關(guān)系及小徑活塞與大徑活塞的受壓面積之比，可對(duì)伺服活塞的動(dòng)作進(jìn)行控制。      LS 閥和 PC 閥的結(jié)構(gòu)與功能
     LS 閥的結(jié)構(gòu)如圖 2 一 22 所示。 PC 閥的結(jié)構(gòu)如圖 2 一 23 所示                [img=311,177]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730165025944.jpg[/img]                [img=459,249]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730165115974.jpg[/img]
 ( 1 ) LS 閥的功能
     LS 閥是感知負(fù)荷對(duì)輸出量進(jìn)行控制的閥。該閥依據(jù)主泵壓PP與操作閥出口壓力 PLS 的壓差 △PLS=PP-PLS （稱 LS 壓差）控制主泵輸出量 Q 。
    壓差 △ PLS 和輸出量 Q 的關(guān)系如圖 2 一 24 所示。
    ( 2 ) PC 閥的功能
     PC 閥是在泵輸出壓PP1 （自己壓）、PP2 （另泵壓）高時(shí)，不管操作閥的行程如何增大，對(duì)其進(jìn)行控制，使其在某一流量（按輸出壓）以內(nèi)，泵吸收的功率不要超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。
    當(dāng)作業(yè)中負(fù)荷增大，泵輸出壓上升時(shí)，閥控制使泵輸出量減少；當(dāng)泵輸出壓降低時(shí)，閥控制使泵輸出量增加。在此種情況下， F 、 R 輸出壓平均值（ PP1＋PP2） / 2 與泵輸出量 Q 的關(guān)系在不同的 PC 一 EPC電磁閥的電流值參數(shù)下的曲線如圖 2 一 25 所示。
   泵調(diào)整器讀出發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)，負(fù)荷增大時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)就會(huì)降低，使泵的輸出量減少。該調(diào)整器擁有使轉(zhuǎn)數(shù)恢復(fù)的功能，也就是說(shuō)，當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，調(diào)整器就會(huì)向 PC 一 EPC 閥發(fā)出指令，使 PC 一 EPC 電磁閥的控制電流增大，減少泵的斜盤角。                [img=417,208]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/200973016536515.jpg[/img]
    （3 ) LS 閥工作原理
     ① 操作閥處于中心位置時(shí)， LS 閥用 3 方向變換閥在彈簧室 B 引入操作閥入口壓力 PLS ( LS 壓），在空心軸的 H 端引入主泵輸出壓PP。 PLS 的力、彈簧力與主泵輸出壓力大小，共同決定滑閥的位置。
    發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，伺服活塞被推向右方，如圖 2 一 26 所示。
    發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，如果操作桿處于（中立）位置， LS 壓 PLS 為 OMPa 。此時(shí)，滑閥推向左方，使 C 口與 D 口相通。泵壓 PP 從 K 口進(jìn)入大徑活塞一側(cè)，在小徑活塞 J 口也流入了泵輸出壓力油，活塞朝著使斜盤角最小的方向移動(dòng)。 
    ② 向泵輸出量增大的方向動(dòng)作。主泵壓 PP 與 LS 壓 PLS 的差 △PLS變?。ɡ绮僮鏖y開口面積變大、泵壓 PP 降低）時(shí)， LS 壓 PLS 與彈簧的力形成合力，將滑閥推向右方。
    如圖 2 一 27 所示，依靠滑閥的移動(dòng)，通過(guò) D 口、 E 口與 PC 閥連接。這時(shí)， PC 閥與排泄口相接，線路 D 一 K 成為排泄壓PT通道。
    因此，伺服活塞大經(jīng)活塞方面的壓力變成排泄壓PT。在小徑活塞J口，泵壓PP進(jìn)入。因此將伺服活塞推向右側(cè)，使斜盤向輸出最大的方向移動(dòng)。 
       [img=494,471]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730165426289.jpg[/img]                [img=455,311]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/2009730165439935.jpg[/img]    ③ 向泵輸出量小的方向動(dòng)作。如圖 2 一 28 所示，當(dāng)伺服活塞向左移動(dòng)（輸出量小的方向） , LS 壓差△PLS 變大（例如操作閥開口面積變小，泵壓PP增加）時(shí)，依靠泵壓PP的力將滑閥推向左方。依靠滑閥的移動(dòng)，主泵壓PP從 C 孔流向 D 孔，從 K 孔進(jìn)入大徑活塞。                [img=460,315]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/200973016567584.jpg[/img]    徑活塞 J 孔也有主泵壓 PP 進(jìn)入，但由于伺服活塞的大徑活塞與小徑活塞的面積差，將伺服活塞推向左側(cè)。其結(jié)果，出現(xiàn)活塞向使斜盤角變小的方向移動(dòng)。
    ④ 伺服活塞平衡。設(shè)大徑活塞受壓面積為 Al ，小徑活塞的受壓面積為AO ，流進(jìn)大徑活塞的壓力為 Pen ，使 LS 閥的主泵壓 PP 、 LS 壓 PLS 與彈簧力 Z 的合力平衡，形成 AoxPP=AlxPen 的關(guān)系。伺服活塞在該位置停止，使斜盤角保持不變。
    此時(shí)，活塞兩端的受壓面積的關(guān)系是：Ao : Al 二 1 : 2 。
    平衡時(shí)，加在活塞兩端的壓力是：PP : Pen ≈ 2 : 1 。
    滑閥的平衡停止位置要按PP－PLS = 2.2MPa 時(shí)所確定的彈簧力進(jìn)行調(diào)整。
 
( 4 ) PC 閥工作原理 
    ① 泵控制器正常。在執(zhí)行元件的負(fù)荷小、泵壓 PPI 和ＰＰ2 低時(shí)， PC 一 EPC 電磁閥啟動(dòng)。在 PC 一 EPC 電磁閥中，從泵控制器傳來(lái)的指令電流向 PC 一 EPC 閥提供動(dòng)作信號(hào)，電磁閥接受該信號(hào)，從而改變推動(dòng)活塞的力。
　　如圖 2 一 29 ( a ）所示，推動(dòng)該活塞的力、泵壓ＰＰ1 （自己壓）、ＰＰ2 （另泵壓）與反向的兩個(gè)彈簧的彈簧預(yù)緊力組成的推動(dòng)滑閥的合力，在平衡位置使滑閥停止。從 PC 閥輸出的壓力( C 孔的壓力）不同，滑閥的位置就不同。                  [img=351,615]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/200973017146458.jpg[/img]
　    令電流 X 的大小取決于作業(yè)內(nèi)容（操縱桿操作）、作業(yè)方式的選擇、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定值以及實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)。
　　另泵壓是指相對(duì)端的壓力，如果是 F 泵的另泵壓，則為 R 泵壓力；如果是 R 泵的另泵壓，則為 F 泵壓力。
　　依靠伺服活塞的移動(dòng)，連接在滑塊上的活塞進(jìn)行左右移動(dòng)。當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，先是彈簧 6 被壓縮，壓縮終了，彈簧 6 被固定。之后，只有彈簧 4 被壓縮。也就是說(shuō)，活塞依據(jù)前面的彈簧和后面的彈簧伸縮，彈簧的壓縮力出現(xiàn)變化。
　　接著，如果輸入 PC 一 EPC 電磁閥的指令電流變化，活塞的推力也會(huì)發(fā)生變化。因此，前彈簧與后彈簧的壓縮力是依照 PC 一 EPC 電磁閥指令電流值的變化而變化的。
　　PC 閥的 C 孔與 LS 閥的 E 孔相連接，在伺服活塞的活塞小徑以及 B 孔有自己壓ＰＰ1 進(jìn)入，在 A 孔有另泵壓尸尸 2 進(jìn)入。
     泵壓 PPI 、PP 2 小時(shí)，滑閥處于靠左的位置，如圖 2 一 29 ( b ）所示。這時(shí)， C 孔與 D 孔相連接，進(jìn)入 LS 閥門的壓力變?yōu)榕判箟菏?T 。自 J 孔流向大徑活塞的壓力變成排泄壓PT 。因此，伺服活塞向右移動(dòng)。據(jù)此，泵的輸出量增大。
    伴隨著伺服活塞的移動(dòng)和滑塊的作用，活塞向右邊移動(dòng)。前彈簧和后彈簧伸展，彈簧力變?nèi)?，滑閥向右移動(dòng)， C 孔與 D 孔的連接被切斷。
    泵輸出壓 B 孔與 C 孔相連接，結(jié)果導(dǎo)致 C 孔壓力上升，大徑活塞的壓力上升，伺服活塞向右的移動(dòng)停止。伺服活塞的停止位置（泵輸出量）取決于加在滑閥上的壓力 PPI 和PP2 所產(chǎn)生的推力以及 PC 一 EPC 電磁閥所產(chǎn)生的推力與前、后彈簧力的平衡位置。
    當(dāng)執(zhí)行元件的負(fù)荷變大、泵輸出壓增大時(shí)，將滑閥向右推的力變大?；y向右移動(dòng)時(shí)， C 孔就會(huì)流進(jìn)主泵壓PP1 ，產(chǎn)生使輸出量變小的移動(dòng)，伺服活塞向左移動(dòng)。這時(shí)，前、后兩個(gè)彈簧向收縮方向移動(dòng)，將滑閥推回。
    當(dāng)滑閥向左移動(dòng)時(shí)， C 孔與 D 孔的開口進(jìn)一步增大，結(jié)果導(dǎo)致 C 孔的壓力下降，伺服活塞向左移動(dòng)停止。此時(shí)，伺服活塞的停止位置處于比泵壓PP1 、PP2 低時(shí)更靠左的位置。
    因?yàn)榍?、后彈簧是二段，泵壓平均力?PPI ＋月 P2 ) / 2 與泵輸出流量平均值 Q 的關(guān)系如圖 2-30 所示。                [img=424,218]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/200973017333912.jpg[/img]
     
      如果送往 PC 一 EPC磁閥的指令電流 X 進(jìn)一步增加， PC 一 EPC 電磁閥的左向推力又加上了 PC 一 EPC 電磁閥的壓力，推力就成比例平行移動(dòng)。因此，泵平均壓力（ PPI + PPZ ) / 2 與 Q 的關(guān)系是：隨著 X 的增加，折線左移。
    泵控制器異常打開 PC 備用開關(guān)。當(dāng)主泵輕負(fù)荷時(shí)，泵控制器出現(xiàn)故障，將 PC 備用開關(guān)置于 ON （開）位置。這時(shí)可直接從蓄電池獲得電源，如果允許電流通過(guò)，那么總電流就會(huì)過(guò)大。因此，必須在中間設(shè)置電阻，對(duì)流入 PC 一 EPC 電磁閥的電流進(jìn)行控制。
    此時(shí)，因電流處在一定限度內(nèi)，推動(dòng)活塞的推力成為等量的力。
    主泵壓 PPI 、PP2 降低時(shí)，因 PC 一 EPC 電磁閥的力與泵壓合力比彈簧裝置的力弱，因此，滑閥在靠左的位置平衡。此時(shí)， C 孔與 D 孔的排泄壓相通，通過(guò) LS 閥伺服活塞的活塞大徑方向也成為排泄壓PT 。于是，活塞小徑一側(cè)的壓力變大，伺服活塞向使輸出流量增大的方向移動(dòng)。
    當(dāng)主泵重負(fù)荷時(shí)， PC備用開關(guān)置于 oN （開）時(shí)，被送到 PC 一 EPC 電磁閥的指令電流成為恒量。因此，活塞推動(dòng)滑閥的推力也是固定的。
    主泵壓 PPI 、 PP2 增大后，滑閥與主泵輕負(fù)荷時(shí)相比將向右移動(dòng)。此時(shí)，從 A 孔輸出的壓力就會(huì)流進(jìn) C 口，伺服活塞向左方（輸出量?。┮苿?dòng)，泵會(huì)在比輕負(fù)荷時(shí)更左的位置停止。就是說(shuō)， PC 備用開關(guān)打開時(shí)，泵壓 PP 與輸出量 Q 的關(guān)系形成比泵控制器正常時(shí)的曲線 ① 更靠左的曲線 ② 。                [img=322,198]https://www.lc800.com/Lc800Pic/Zhishi/200973017632620.jpg[/img]

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