Linde公司HPV-02CA型和HMV-02EH1PCA型控制的优化

用发动机转速控制行走速度的机械，像伸缩臂叉车、轮式装载机、农用装载机和翻斗车等，有一个共同点：对行走驱动系统和驾驶人的操作都有很高的要求。由于这些机械在农业、建筑以及物料搬运领域有着非常广泛的运用，能熟练地操纵整机多个机构同时动作、提高工作效率，对机手而言显得尤为重要。

上述机械在各种工况下（如大块重物搬运、草捆精确堆垛、车辆在两地之间快速转移），行走始终是整机动作中最主要的部分，对作业效率有着决定性的影响。

简单、直观地操纵整机行走有利于提升驾驶的舒适性，大大降低驾驶人的工作强度，显著提高生产率，确保设备的充分利用。如果机手对机器操控自如，作业将更加高效，有利于设备收益最大化。

HPVCA是一种带转矩/功率调整的依赖速度的泵控制结构，可与定量、变量或调整马达或带压力调节器的变量马达组合使用，其模块化设计在功能和控制方面提供了高度的通用性。

Linde HPV-02 CA控制原理图如图3-130所示。M_y、M_z都未通电，发动机怠速，补油泵流量很小，通过D₃和D_3.1并联（采用两个液阻并联容易实现微调）转速感应阻尼孔的流量很小，控制压力和补油压力的压差很小（阻尼孔前的压力为控制压力，阻尼孔后的压力为补油压力），此时作用在开关阀13上的控制压力难以推动作用在开关阀13上另一侧的补油压力与弹簧力的合力，开关阀13关闭，此时补油压力经过阻尼孔D₄，电磁阀14、15及开关阀13进入初级控制柱塞3的两腔，初级控制柱塞3两腔压力相同，泵排量为零。

在怠速情况下，当M_z（或M_y）未通电时，由于开关阀仍未打开，泵无排量输出。即使电磁铁M_z（或M_y）通电，电磁阀14（或15）左位通电工作，电磁阀14、15决定泵的液流方向。此时开关阀仍未打开，补油流量通过阻尼孔D₅和开关阀13进入初级控制柱塞3两腔，泵排量机构仍无动作，如图3-131所示。

图3-130 Linde HPV-02 CA控制原理图

1—对中弹簧 2—斜盘 3—初级控制柱塞 4—补油泵 5—伺服阀 6、7—控制柱塞 8—控制压力溢流阀 9—过滤油器 10—补油溢流阀 11、12—高压/补油溢流阀 13—开关阀 14、15—电磁阀 16—功率限制阀 17—单向阀 18、19—反馈柱塞 20—CA控制装置

随着发动机转速升高，控制油压力增加，控制油和补油的压差变大，开关阀13打开（图3-132），若电磁铁M_z通电，控制压力油通过阻尼孔D₅和电磁阀14进入初级控制柱塞3左腔，初级控制柱塞3右腔此时与补油压力连通，多余油液会通过补油溢流阀10回油箱。由于控制压力高于补油压力，初级控制柱塞3右移带动伺服阀5的阀芯右移，驱动阀变量活塞2右移，使泵的排量增加。泵输出排量增加，所拖动的马达转速也增加，同时泵S出口压力也反馈至初级柱塞的反馈缸，形成反馈力，其力的平衡方程为（图3-133）：

（p_c-p_b）A₁=p_sA₂+kΔx （3-14）

式中 p_c——控制压力；

p_b——补油压力；

A₁——先导变量柱塞面积；

p_s——系统压力；

A₂——高压反馈腔面积；

k——弹簧刚度；

Δx——先导柱塞位移（对应泵排量）。

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图3-131 M_z通电，开关阀未打开（图注同图3-130）

图3-132 M_z通电开关阀打开（注同图3-130）

图3-133 初级变量柱塞的力平衡

公式（3-14）表明，若泵的输出压力（负载压力）不变，通过速度感应阻尼孔D₃和D_3.1的压差增大，则泵的排量增大，又压差与原动机的速度有关，速度越高，压差就越大，因此建立了原动机速度与泵排量之间的关系，即原动机速度越高，泵的排量越大，若负载增大，原动机的速度下降，则泵的排量随之下降，实现了速度感应控制。

发动机转速继续升高，会造成控制压力升高，随之使泵的排量增加。这里阻尼孔D₅和功率限制阀16组成B型半桥，用于控制控制油压力，调整功率限制阀16的设定压力值，可以调整最大的控制压力值，当其压力超过功率限制阀16设定的压力值时，功率限制阀16打开，初级控制柱塞3控制压力降低，使泵的排量减少，泵不会随发动机速度的增加而再增加排量，功率限制泵不会超载。

由于有功率限制阀16的存在，控制压差产生的最大推力会被限制在某一定值，因此，有公式（3-15）成立：

p_s^A2+kΔx=常数 （3-15）

式（3-15）说明，泵输出的系统压力增加，必然导致泵的排量减小，反之，泵输出的压力减小，泵的排量会增大，使泵的输出近似为恒功率特性。

M_y通电会使泵向另一个方向控制排量，控制原理相同。

踩下微动踏板，微动阀（也称缓动阀，其就是一个可变节流孔）的节流开度发生变化，即踩下微动踏板可以改变可变阻尼孔的大小，如图3-134所示。此时阻尼孔D₅和此可变节流孔构成了B型半桥，用于控制进入初级控制柱塞左腔的控制压力，通过它可以限制某个转速下的最大吸收功率。比如：在2100r/min下，把这个阀开到一定的开度，进入初级控制柱塞左腔的压力会降低为某一定值，由上面的公式（3-15）得到，泵的吸收功率不会超过由此值限定的功率值。控制压力的降低使泵的排量减少，使车辆减速制动，实现了微动控制。

图3-134 接微动阀和制动阀的情况

1—寸进踏板 2—制动器

踩下制动踏板的同时，除了机械制动以外，还使控制压力降至补油压力，使泵的排量归零，有辅助制动的作用。

注意到微动踏板节流阀的泄油口与补油压力连接，所以油口M_L的最小压力与油口M_sp的补油压力相同，单向阀17不会开启。单向阀17主要起到附加的安全功能，正常情况下此阀处于关闭状态，在爆管的情况下，控制压力降至零，该阀打开，使初级控制柱塞3的右腔压力也迅速下降，防止斜盘反摆导致车辆后退。