恒功率控制泵的特性和调节方式

为了充分利用原动机功率，使原动机在高效率区域运转，使用功率调节应是最简单的手段。无论是流量适应或压力适应系统，都只能做到单参数适应，因而都是不够理想的能耗控制系统。功率适应系统，即压力与流量两个参数同时正好满足负载要求的系统，才是理想的能耗控制系统，它能把能耗限制在最低的限度内。

因此，恒功率泵主要用在工程车辆中，用发动机作为原动力驱动泵。现今的功率调节泵，其控制系统结构得到改进，使之很容易复合压力、流量（多为排量）控制等功能，具有液压遥控、压力控制、流量控制、液压行程限制、机械行程限制、液压两点控制和电气先导压力控制等辅助功能，所以应用越来越广泛，并已超出传统工程车辆的范围。

流量乘以压力代表功率，pq=常数的双曲线（q为泵的体积流量）就是恒功率曲线。但在大多数情况下，系统中的泵均在较恒定的转速下运转，且泵的容积效率较高，因此常用pV=常数（V为泵的排量），即恒转矩来代替恒功率。恒功率泵是一种具有双曲线特性的功率控制泵，即泵的输出功率在负载压力或负载流量变化时保持常数。如果功率限制值在工作中可调，则称为变功率控制。

液压恒功率控制机构主要包括三种形式：双弹簧的位移直接反馈机构、位移-力反馈机构（其工作原理和特性曲线如图3-44所示）和完全恒功率控制机构（图3-45）。

图3-44 两种恒功率控制方式和特性曲线

a）位移直接反馈 b）位移-力反馈 c）近似恒功率曲线

要实现精确的恒功率输出特性是不容易的，在大多数场合也不必要。若只要求近似的恒功率特性，则其控制方案可以大大简化。采用双弹簧的两种控制方式都是让压力-流量呈不同斜率的两条直线变化，通过两条直线来近似双曲线。

总结起来液压恒功率泵控制要点是：(www.xing528.com)

1）泵调节器是一种液压伺服控制机构，它至少要有两根弹簧，构成两条直线段，在压力-流量图上形成近似的恒功率曲线。

2）调节弹簧的预紧力可以调节泵的起始压力调定点压力p_a（简称起调压力），调节起调压力就可以调节泵的功率。起调压力高，泵的功率大；起调压力低，泵的功率小。因此恒功率变量又称压力补偿变量泵。

3）只有当系统压力大于泵的起调压力时才能进入恒功率调节区段，发动机的功率才能得到充分利用。压力与流量的变化为：压力升高，流量减小；压力降低，流量增大。维持流量×压力=功率不变。

4）当泵的转速发生变化时，泵的流量（功率）也变化。

利用杠杆原理的完全恒功率控制机构理论上是可以让压力-流量呈理想双曲线变化的（工作原理见后续论述）。

图3-44所示的两种利用双弹簧来实现压力-流量呈不同斜率直线变化的控制机构，其原理是相似的，只是反馈方式不一样。这两种控制机构都是由伺服阀、伺服柱塞、压力调节弹簧、反馈杠杆等主要元件组成的。对于位移直接反馈控制机构而言，如图3-44a所示，伺服阀阀芯右端与阀体之间装有两根弹簧，之间有一定间距，大弹簧一直与伺服阀接触，且有一定初始压缩量，作为控制机构的起调压力；小弹簧与伺服阀有一定间距。当负载压力小于起调压力时，斜盘倾角最大，泵输出最大流量。当负载压力增大，超过起调压力时，伺服阀平衡被破坏，阀芯右移，伺服阀处于左位，伺服柱塞大端接通高压油，伺服柱塞右移，斜盘倾角变小，泵输出流量减小，同时伺服柱塞通过反馈杠杆带动阀套右移，关闭伺服阀，达到平衡；当负载压力继续增加时，阀芯与大、小弹簧接触，此时弹簧总刚度增大，随着控制压力增加，泵输出流量继续变小，但此时由于弹簧总刚度增加，压力-流量变化直线斜率减小，控制压力减小时，动作过程与之相反。

对于位移-力反馈控制机构而言，如图3-44b所示，在伺服阀与反馈杠杆之间装有两根弹簧，之间有一定间距，大弹簧一直与反馈杠杆接触，且有一定初始压缩量，作为控制机构的起调压力；小弹簧与反馈杠杆间有一定间距。当负载压力小于起调压力时，斜盘倾角最大，泵输出最大流量。当负载压力增加，超过起调压力时，伺服阀平衡被破坏，阀芯右移，伺服阀处于左位，伺服柱塞左移，斜盘倾角变小，泵输出流量减小，同时伺服柱塞通过反馈杠杆压缩大弹簧，并与负载压力达到平衡；当负载压力继续增加时，反馈杠杆与大、小弹簧都接触，此时随着伺服柱塞的移动，反馈杠杆压缩大、小弹簧，弹簧总刚度增大，随着控制压力增加，泵输出流量继续变小，但此时由于弹簧总刚度增加，压力-流量变化直线斜率减小，控制压力减小时，动作过程与之相反。