DFLR型比例复合控制的优化方法

在此介绍德国Rexroth公司的A10VO28DFLR变量泵。它的基泵为斜盘式轴向柱塞泵，可通过调节其斜盘的倾角来改变输出流量，其变量控制无需电气控制，仅采用机械液压机构，因而具有控制简单、可靠性高的优点，它的变量调节原理与LR2DF和LRGF型复合控制类似。

图3-105所示为A10VO28DFLR变量泵压力_-流量特性曲线。从特性曲线可以看出，根据输出压力的不同，A10VO28DFLR变量泵的工作区间可分为恒流段AB、恒功率段BCD、恒压段DE，这三段控制特性通过内部各阀的协作而实现。特性曲线上两条虚线分别表示最大和最小功率曲线。在恒流段，液压泵以最大流量输出，AB段不是水平线的原因在于随着工作压力升高液压泵漏损增加，容积效率下降，而且泵出口压力影响到比例阀的开度，在恒功率段，泵的流量随输出压力的升高而减小，随输出压力的降低而增大，其负载和流量之间近似呈双曲线关系变化，泵的输出功率基本保持恒定；在恒压段，以近似恒压力输出，由于压力阀弹簧的作用，泵出口压力影响到压力阀的开度，故存在最大约0.4MPa的调压偏差。

图3-105 A10VO28DFLR变量泵压力-流量特性曲线

图3-106 A10VO系列泵DFLR型控制原理图

1—电动机 2—节流阀 3—小变量缸 4—主泵 5—功率阀 6—大变量缸 7—流量阀 8—压力阀 9～11—阻尼孔

图3-106所示为A10VO系列泵DFLR控制原理图，其中变量泵调节系统中的变量液压缸是该系统的执行元件，斜盘是系统的控制对象，变量泵输出的压力、流量、功率是这个系统的受控参数，变量机构上的控制阀是这个系统的控制元件。从图可看出该压力+流量+功率复合控制泵是通过压力阀8、流量阀7（压力阀8和流量阀7的控制弹簧也分别由一大一小两条组成，其中大弹簧较长、刚度较小，小弹簧较短、刚度较大，也是出于标准化要求以适应不同的控制要求）、功率阀5、节流阀2实现压力、流量、功率的复合控制。其中功率阀5（实际上是一只普通的直动式溢流阀）与压力阀8、流量阀7一样也具有压力设定可调弹簧，且采用的是双弹簧结构。在压力阀8、流量阀7、功率阀5、节流阀2四阀的共同作用下，该压力+流量+功率复合控制泵具有三个工作状态，即恒流量工作状态、恒压工作状态、恒功率工作状态。该压力+流量+功率复合控制泵的恒功率工作状态是一种近似的恒功率控制。根据压力+流量+功率复合控制泵原理图和其静态工作曲线示意图解释该压力+流量+功率复合控制泵的工作原理：(www.xing528.com)

当系统压力p_L低于功率阀5调定压力p_b时，通过功率阀5的流量为零，流量阀7的阀芯两端压力相等，流量阀7处于右位，大变量缸6中的压力为零，此时小变量缸3在复位弹簧和无杆腔压力p_L的共同作用下将斜盘倾角推到最大位置，输出最大流量，即图3-105中的AB段。

在AB段，泵处于恒流量工作阶段，这一阶段泵在不同工作压力下都保持泵出口流量的恒定，它是通过节流阀2两端的压差对流量阀7的阀芯作用力与流量阀7的弹簧预设压缩力的平衡控制流量阀7的阀芯左右位的移动，从而改变泵排量来保持出口流量的恒定。

BD段是恒功率控制阶段，通过BC段和CD段两条斜率不同的直线近似模拟恒功率二次曲线。B点是恒功率起调点，在BC段内，此时增大工作压力，工作压力作用于功率阀5，推开功率阀5的阀芯，在功率阀5的第一根功率弹簧压缩力与工作压力平衡后停止运动，功率阀5的溢流量增大，流量阀7的阀芯右端压力降低，流量阀7的阀芯右移，流量阀7工作于左位，大变量缸6活塞端作用有高压油，大变量缸6活塞杆左移，排量减小。与此同时，大变量缸6通过反馈机构作用于功率阀5，使得功率阀5的溢流量减小，流量阀7的阀芯右端压力增大，流量阀7的阀芯逐渐左移，大变量缸6运动速度逐渐接近零，流量在该工作压力下稳定。若在BC段内减小工作压力，在功率阀5功率弹簧压缩力的作用下，功率阀5的阀芯左移，功率阀5的溢流量减小，流量阀7的阀芯右端压力继续增大，流量阀7的阀芯继续左移，流量阀7的阀芯工作于右位，大变量缸6活塞端与油箱相通，大变量缸6活塞杆左移，排量减小。与此同时，大变量缸6活塞杆通过反馈机构作用于功率阀5，功率阀5溢流量增大，流量阀7阀芯右端压力减小，流量阀7阀芯逐渐右移，大变量缸6运动速度逐渐接近零，流量在该工作压力下稳定。由于采用功率弹簧为线性弹簧，并忽略具体机构的一些非线性因素，BC工作段压力与流量为线性关系。CD段，因为两根功率弹簧同时处于工作状态，弹簧刚度为两弹簧刚度之和，CD段压力与流量关系斜率增大，但仍为线性关系，此阶段工作过程与BC阶段相同。

在DE段，泵处于恒压工作阶段，这一阶段泵出口压力保持恒定，这是通过泵出口压力作用于压力阀8的阀芯左端的作用力与压力阀8的弹簧预设压力的平衡来控制压力阀8的阀芯左右位的移动，从而改变泵排量来保持泵出口压力的恒定。

如果传动系统要求在恒功率段的输出功率为P，泵的空载流量为q_max，则恒功率起始压力转折点的压力p_b=P/q_max。

调整系统压力时不能一开始就将压力调到最高，以免损坏设备。步骤如下：起动泵前，将功率阀5、压力阀8的调节手柄全部松开，流量阀7的调节手柄一般不需要调整。起动泵后，观察泵的运行状态。确认正常后逐步提高压力阀8的压力，每次增加的压力不能太大，且增压后要观察泵运行一段时间，直到压力阀8的设定压力比系统的最大工作压力稍高。然后调整液压泵的恒功率特性，即将功率阀5的压力设定为p_b。在调节恒功率特性时压力阀8应处于关闭状态。

图3-106所示系统中，一般应增设一个溢流阀作为安全阀使用。因为当变量泵失控时，液压泵处于定量泵工况，这时压力随负载上升，流量为泵的最大输出流量。这样，泵的驱动功率会迅速增加，可能会烧毁电动机、破坏液压泵或管路。安全阀可限制系统中的最高压力，保护系统不受破坏。