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液壓泵維修之A4VG型工程液壓泵伺服變量機構的工作原理

A4VG系列變量液壓泵是德國力士樂公司生產的工程液壓泵,在工程機械上得到廣泛應用,亦用于礦井單軌吊輔助運輸系統。本文對A4VG系列變量泵伺服變量機構動態特性作了初步探索。

伺服變量機構:

A4VG系列變量液壓泵采用機液伺服機構,通過控制伺服閥開口來改變變量活塞的位移,進而改變泵斜盤的傾角,達到變量的目的。該系統是力反饋式閉環控制回路,具有結構緊湊,響應快速等優點,且便于遠程控制[1]。

伺服閥結構見圖1,它的作用是根據輸入油壓的變化導通控制油路和控制變量活塞。主閥芯2在中位為關閉狀態,a—Y1、b—Y2都不通;左位(閥芯向右移動)導通a—Y1及Y2與回油口;右位(閥芯向左移動)導通b—Y2及Y1與回油口。反饋機構由彈簧4、彈簧拉桿3和反饋杠桿7組成。

A4VG系列變量液壓泵伺服變量系統的工作原理見圖2,輸入為伺服閥的控制油壓Δp=p1-p2,輸出為變量活塞的位移xp。設Ff為閥芯受到的彈簧力,A0為控制油作用于推桿的有效面積。忽略閥芯上的粘性摩擦力、瞬態液動力和穩態液動力,則當平衡條件ΔpA0=Ff滿足時 ,主閥芯處于中位 ,控制油不能進入伺服油缸;當 ΔpA0 =Ff =0時 , xp =0,則斜盤傾角 θ=0,泵的輸出流量為 0。當 ΔpA0 >Ff 時 ,平衡破壞 ,主閥芯向右移動 ,伺服閥處于左位 ,控制油進入油缸左腔 ,推動活塞向右移動;同時 ,活塞桿推動反饋杠桿繞 C點的固定銷逆時針轉動 , 反饋杠桿帶動彈簧拉桿向左擺 , 與ΔpA0 方向相反的彈簧力 Fh 增加 ,作用在主閥芯上的反饋力 Ff 也增加 ,當達到 ΔpA0 = Ff 時 ,重新滿足主閥芯平衡條件 ,截斷油路 ,變量活塞停止移動 ,液壓泵穩定在某一流量。當 ΔpA0 <Ff 時 ,主閥芯和變量活塞運動方向相反 ,流量向相反方向調整。

A4VG系列變量液壓泵的變量機構是一種典型的機液伺服系統 ,結構緊湊 ,響應快速而平穩 ;仿真研究結果與試驗情況基本一致 ,說明伺服變量機構的數學模型是正確的。