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提高齒輪泵基本功能的可行回路
時間：2009/2/18 來源：浙江揚子江泵業(yè)有限公司
因受定排量的結(jié)構(gòu)限制，通常認(rèn)為齒輪泵僅能作恒流量液壓源使用。然而，附件及螺紋聯(lián)接組合閥方案對于提高其功能、降低系統(tǒng)成本及提高系統(tǒng)可靠性是有效的，因而，齒輪泵的性能可接近價昂、復(fù)雜的柱塞泵。
例如，在泵上直接安裝控制閥，可省去泵與方向閥之間管路，從而控制了成本。較少管件及連接件可減少泄漏，從而提高工作可靠性。而且泵本身安裝閥可降低回路的循環(huán)壓力，提高其工作性能。下面是一些可提高齒輪泵基本功能的回路，其中有些是實踐證明可行的基本回路，而有些則屬創(chuàng)新研究。
卸載回路
卸載元件將在大流量泵與小功率單泵結(jié)合起來。液體從兩個泵的出口排出，直至達(dá)到預(yù)定壓力和（或）流量。這時，大流量泵便把流量從其出口循環(huán)到入口，從而減少了該泵對系統(tǒng)的輸出流量，即將泵的功率減少至略高于高壓部分工作的所需值。流量降低的百分比取決于此時未卸載排量占總排量的比率。組合或螺紋聯(lián)接卸載閥減少乃至消除了管路、孔道和輔件及其它可能的泄漏。
簡單的卸載元件由人工操縱。彈簧使卸載閥接通或關(guān)閉，當(dāng)給閥一操縱信號時，閥的通斷狀態(tài)好被切換。杠桿或其它機(jī)械機(jī)構(gòu)是操縱這種閥的簡單方法。
導(dǎo)控（氣動或液壓）卸載閥是操縱方式的一種改進(jìn)，因為此類閥可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其大的進(jìn)展是采用電氣或電子開關(guān)控制的電磁閥，它不僅可用遠(yuǎn)程控制，而且可用微機(jī)自動控制，通常認(rèn)為這種簡單的卸載技術(shù)是應(yīng)用的佳情況。
人工操縱卸載元件常用于為快速動作而需大流量及快速動作而需大流量及為精確控制而減少流量的回路，例如快速伸縮的起重臂回路。圖1所示回路的卸載閥無操縱信號作用時，回路一直輸出大流量。對于常開閥，在常態(tài)下回路將輸出小流量。
壓力傳感卸載閥是普遍的方案。如圖2所示，彈簧作用使卸載閥處于其大流量位置�；芈穳毫_(dá)到溢流閥預(yù)調(diào)值時，溢流閥開啟，卸載閥在液壓和作用下切換至其小流量位置。壓力傳感卸載回路多用于行程中需快速、行程結(jié)束時需高壓低速的液壓缸供液。壓力傳感卸載閥基基本上是一個達(dá)到系統(tǒng)壓力即卸的自動卸載元件，普遍用于測程儀分裂器和液壓虎鉗中。
流量傳感卸載回路中的卸載閥也是由彈簧將其壓向大流量位置。該閥中的固定節(jié)流孔尺寸按設(shè)備的發(fā)動機(jī)佳速度所需流量確定。若發(fā)動機(jī)速度超出此佳范圍，則節(jié)流小孔壓降將增加，從而將卸載閥移位至小流量位置。因此大流量泵相鄰的元件做成可對大流量節(jié)流的尺寸，故此回路能耗少、工作平穩(wěn)且成本低。這種回路的典型應(yīng)用是，限定回路流量達(dá)佳范圍以提高整個系統(tǒng)的性能，或限定機(jī)器高速行駛期間的回路壓力。常用于垃圾運載卡車等。
壓力流量傳感卸載回路的卸載閥也是由彈簧壓向大流量位置，無論達(dá)到預(yù)定壓力還是流量，都會卸載。設(shè)備在空轉(zhuǎn)或正常工作速度下均可完成高壓工作。此特性減少了不必要的流量，故降低了所需的功率。因為此種回路具有較寬的負(fù)載和速度變化范圍，故常用于挖掘設(shè)備。
圖5為具有功率綜合的壓力傳感卸載回路，它由兩組略加變化的壓力傳感卸載泵組成，兩組泵由同一原動機(jī)驅(qū)動，每臺泵接受另一卸載泵的導(dǎo)控卸載信號。此種傳感方式稱之為交互傳感，它可使一組泵在高壓下工作而另一組泵在大流量下工作。兩只溢流閥可按每個回路特殊的壓力調(diào)整，以使一臺或兩臺泵卸載。此方案減少了功率需求，故可采用小容量價廉原動機(jī)。
圖6所示為負(fù)載傳感卸載回路。當(dāng)主控閥的控制腔（下腔）無負(fù)載傳感信號時，泵的所有流量經(jīng)閥1、閥2排回油箱；當(dāng)給此控制閥施加負(fù)載傳感信號時，泵向回路供液；當(dāng)泵的輸出壓力超過負(fù)載傳感閥的壓力預(yù)定值時，泵僅向回路提供工作流量，而多余流量經(jīng)閥2的節(jié)流位置旁通回油箱。
帶負(fù)載傳感元件的齒輪泵與柱塞泵相比，具有成本低、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點。
優(yōu)先流量控制
不論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路需要的流量大小，定值一次流量控制閥總可保證設(shè)備工作所需的流量。在圖7所示的這種回路中，泵的輸出流量必須大于或等于一次油路所需流量，二次流量可作它用或回油箱。定值一次流量閥（比例閥）將一次控制與液壓泵結(jié)合起來，省去管路并消除外泄漏，故降低了成本。此種齒輪泵回路的典型應(yīng)用是汽車起重機(jī)上�？梢姷降霓D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它省去了一個泵。
負(fù)載傳感流量控制閥的功能與定值一次流量控制的功能十分相近：即無論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路抽需流量大小，均提供一次流量。但僅通過一次油口向一次油路提供所需流量，直至其大調(diào)整值。此回路可替代標(biāo)準(zhǔn)的一次流量控制回路而獲得大輸出流量。因無載回路的壓力低于定值一次流量控制方案，故回路溫升低、無載功耗小。負(fù)載傳感比列流量控制閥與一次流量控制閥一樣，其典型應(yīng)用是動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
旁路流量控制
對于旁路流量控制，不論泵的轉(zhuǎn)速或工作壓力高低，泵總按預(yù)定大值向系統(tǒng)供液，多余部分排回油箱或泵的入口。此方案限制進(jìn)入系統(tǒng)的流量，使其具有佳性能。其優(yōu)點是，通過回路規(guī)模來控制大調(diào)整流量，降低成本；將泵和閥組合成一體，并通過泵的旁通控制，使回路壓力降至低，從而減少管路及其泄漏。
旁路流量控制閥可與限定工作流量（工作速度）范圍的中團(tuán)式負(fù)載傳感控制閥一起設(shè)計。此種型式的齒輪泵回路，常用于限制液壓操縱以使發(fā)動機(jī)達(dá)佳速度的垃圾運載卡車或動力轉(zhuǎn)向泵回路中，也可用于固定式機(jī)械設(shè)備。
干式吸油閥
干式吸油閥是一種氣控液壓閥，它用于泵進(jìn)油節(jié)流，當(dāng)設(shè)備的液壓空載時，僅使極小流量（〈 18.9t/min）通過泵；而在有負(fù)載時，全流量吸入泵。如圖10所示，這種回路可省去泵與原動機(jī)間的離合器，從而降低了成本，還減小了空載功耗，因通過回路的極小流量保持了設(shè)備的原動機(jī)功率。另外，還降低了泵在空載時的噪聲。干式吸油閥回路可用于由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的任何車輛中開關(guān)式液壓系統(tǒng)，例如垃圾裝填卡車及工業(yè)設(shè)備。
液壓泵方案的選擇
目前，齒輪泵的工作壓力已接近柱塞泵，組合負(fù)載傳感方案為齒輪泵提供了變量的可能性，這就意味著齒輪泵與柱塞泵之間原本清楚的界限變理愈來愈模糊了。
合理選擇液壓泵方案的決定因素之一，是整個系統(tǒng)的成本，與價昂的柱塞泵相比，齒輪泵以其成本較低、回路簡單、過濾要求低等特點，成為許多應(yīng)用場合切實可行的選擇方案。
例如，在泵上直接安裝控制閥，可省去泵與方向閥之間管路，從而控制了成本。較少管件及連接件可減少泄漏，從而提高工作可靠性。而且泵本身安裝閥可降低回路的循環(huán)壓力，提高其工作性能。下面是一些可提高齒輪泵基本功能的回路，其中有些是實踐證明可行的基本回路，而有些則屬創(chuàng)新研究。
卸載回路
卸載元件將在大流量泵與小功率單泵結(jié)合起來。液體從兩個泵的出口排出，直至達(dá)到預(yù)定壓力和（或）流量。這時，大流量泵便把流量從其出口循環(huán)到入口，從而減少了該泵對系統(tǒng)的輸出流量，即將泵的功率減少至略高于高壓部分工作的所需值。流量降低的百分比取決于此時未卸載排量占總排量的比率。組合或螺紋聯(lián)接卸載閥減少乃至消除了管路、孔道和輔件及其它可能的泄漏。
簡單的卸載元件由人工操縱。彈簧使卸載閥接通或關(guān)閉，當(dāng)給閥一操縱信號時，閥的通斷狀態(tài)好被切換。杠桿或其它機(jī)械機(jī)構(gòu)是操縱這種閥的簡單方法。
導(dǎo)控（氣動或液壓）卸載閥是操縱方式的一種改進(jìn)，因為此類閥可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其大的進(jìn)展是采用電氣或電子開關(guān)控制的電磁閥，它不僅可用遠(yuǎn)程控制，而且可用微機(jī)自動控制，通常認(rèn)為這種簡單的卸載技術(shù)是應(yīng)用的佳情況。
人工操縱卸載元件常用于為快速動作而需大流量及快速動作而需大流量及為精確控制而減少流量的回路，例如快速伸縮的起重臂回路。圖1所示回路的卸載閥無操縱信號作用時，回路一直輸出大流量。對于常開閥，在常態(tài)下回路將輸出小流量。
壓力傳感卸載閥是普遍的方案。如圖2所示，彈簧作用使卸載閥處于其大流量位置�；芈穳毫_(dá)到溢流閥預(yù)調(diào)值時，溢流閥開啟，卸載閥在液壓和作用下切換至其小流量位置。壓力傳感卸載回路多用于行程中需快速、行程結(jié)束時需高壓低速的液壓缸供液。壓力傳感卸載閥基基本上是一個達(dá)到系統(tǒng)壓力即卸的自動卸載元件，普遍用于測程儀分裂器和液壓虎鉗中。
流量傳感卸載回路中的卸載閥也是由彈簧將其壓向大流量位置。該閥中的固定節(jié)流孔尺寸按設(shè)備的發(fā)動機(jī)佳速度所需流量確定。若發(fā)動機(jī)速度超出此佳范圍，則節(jié)流小孔壓降將增加，從而將卸載閥移位至小流量位置。因此大流量泵相鄰的元件做成可對大流量節(jié)流的尺寸，故此回路能耗少、工作平穩(wěn)且成本低。這種回路的典型應(yīng)用是，限定回路流量達(dá)佳范圍以提高整個系統(tǒng)的性能，或限定機(jī)器高速行駛期間的回路壓力。常用于垃圾運載卡車等。
壓力流量傳感卸載回路的卸載閥也是由彈簧壓向大流量位置，無論達(dá)到預(yù)定壓力還是流量，都會卸載。設(shè)備在空轉(zhuǎn)或正常工作速度下均可完成高壓工作。此特性減少了不必要的流量，故降低了所需的功率。因為此種回路具有較寬的負(fù)載和速度變化范圍，故常用于挖掘設(shè)備。
圖5為具有功率綜合的壓力傳感卸載回路，它由兩組略加變化的壓力傳感卸載泵組成，兩組泵由同一原動機(jī)驅(qū)動，每臺泵接受另一卸載泵的導(dǎo)控卸載信號。此種傳感方式稱之為交互傳感，它可使一組泵在高壓下工作而另一組泵在大流量下工作。兩只溢流閥可按每個回路特殊的壓力調(diào)整，以使一臺或兩臺泵卸載。此方案減少了功率需求，故可采用小容量價廉原動機(jī)。
圖6所示為負(fù)載傳感卸載回路。當(dāng)主控閥的控制腔（下腔）無負(fù)載傳感信號時，泵的所有流量經(jīng)閥1、閥2排回油箱；當(dāng)給此控制閥施加負(fù)載傳感信號時，泵向回路供液；當(dāng)泵的輸出壓力超過負(fù)載傳感閥的壓力預(yù)定值時，泵僅向回路提供工作流量，而多余流量經(jīng)閥2的節(jié)流位置旁通回油箱。
帶負(fù)載傳感元件的齒輪泵與柱塞泵相比，具有成本低、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點。
優(yōu)先流量控制
不論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路需要的流量大小，定值一次流量控制閥總可保證設(shè)備工作所需的流量。在圖7所示的這種回路中，泵的輸出流量必須大于或等于一次油路所需流量，二次流量可作它用或回油箱。定值一次流量閥（比例閥）將一次控制與液壓泵結(jié)合起來，省去管路并消除外泄漏，故降低了成本。此種齒輪泵回路的典型應(yīng)用是汽車起重機(jī)上�？梢姷降霓D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它省去了一個泵。
負(fù)載傳感流量控制閥的功能與定值一次流量控制的功能十分相近：即無論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路抽需流量大小，均提供一次流量。但僅通過一次油口向一次油路提供所需流量，直至其大調(diào)整值。此回路可替代標(biāo)準(zhǔn)的一次流量控制回路而獲得大輸出流量。因無載回路的壓力低于定值一次流量控制方案，故回路溫升低、無載功耗小。負(fù)載傳感比列流量控制閥與一次流量控制閥一樣，其典型應(yīng)用是動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
旁路流量控制
對于旁路流量控制，不論泵的轉(zhuǎn)速或工作壓力高低，泵總按預(yù)定大值向系統(tǒng)供液，多余部分排回油箱或泵的入口。此方案限制進(jìn)入系統(tǒng)的流量，使其具有佳性能。其優(yōu)點是，通過回路規(guī)模來控制大調(diào)整流量，降低成本；將泵和閥組合成一體，并通過泵的旁通控制，使回路壓力降至低，從而減少管路及其泄漏。
旁路流量控制閥可與限定工作流量（工作速度）范圍的中團(tuán)式負(fù)載傳感控制閥一起設(shè)計。此種型式的齒輪泵回路，常用于限制液壓操縱以使發(fā)動機(jī)達(dá)佳速度的垃圾運載卡車或動力轉(zhuǎn)向泵回路中，也可用于固定式機(jī)械設(shè)備。
干式吸油閥
干式吸油閥是一種氣控液壓閥，它用于泵進(jìn)油節(jié)流，當(dāng)設(shè)備的液壓空載時，僅使極小流量（〈 18.9t/min）通過泵；而在有負(fù)載時，全流量吸入泵。如圖10所示，這種回路可省去泵與原動機(jī)間的離合器，從而降低了成本，還減小了空載功耗，因通過回路的極小流量保持了設(shè)備的原動機(jī)功率。另外，還降低了泵在空載時的噪聲。干式吸油閥回路可用于由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的任何車輛中開關(guān)式液壓系統(tǒng)，例如垃圾裝填卡車及工業(yè)設(shè)備。
液壓泵方案的選擇
目前，齒輪泵的工作壓力已接近柱塞泵，組合負(fù)載傳感方案為齒輪泵提供了變量的可能性，這就意味著齒輪泵與柱塞泵之間原本清楚的界限變理愈來愈模糊了。
合理選擇液壓泵方案的決定因素之一，是整個系統(tǒng)的成本，與價昂的柱塞泵相比，齒輪泵以其成本較低、回路簡單、過濾要求低等特點，成為許多應(yīng)用場合切實可行的選擇方案。
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