PV7型变量叶片泵的特点和应用

德国Rexroth公司的PV7型变量叶片泵属于外反馈限压式结构，主要由泵体1、转子2、叶片3、定子环4、压力控制器5和调节螺栓6组成。圆形的定子环4夹持在小调节活塞10和大调节活塞11之间。此环的第三个接触点是高度调节螺栓7。被驱动的转子2在定子环4内转动。转子槽内的叶片由于离心力的作用压在定子环4上，其结构如图4-3所示。

图4-3 PV7型变量叶片泵

1—泵体 2—转子 3—叶片 4—定子环 5—压力控制器（参见图4-5） 6—调节螺栓 7—高度调节螺栓 8—油腔 9—配油盘 10—小调节活塞 11—大调节活塞 12—弹簧

在系统内建压的同时，小调节活塞10的背面通过油道始终受系统压力的作用。当泵排油时，大调节活塞11的背面通过控制阀芯14上的孔和系统压力相连。大调节活塞11的大端面将定子环4压在偏心位置。泵在压力低于由压力控制器5所设定的零行程压力时排油。控制阀芯14由弹簧13控制在一定的位置。

1.PV7型变量叶片泵的C调节器调节原理（机械式压力调节）

如图4-4所示，该变量泵的特点是当达到调节器所调节的压力时，伺服-调节泵的流量自动地与系统实际所需的流量相匹配。因此可以避免提供多余的流量，而只提供所需的流量，只要系统的压力低于调节器所调节的压力，偏移环就保持在最大偏心的位置上，那么泵以全流量输出。当系统的压力超过调节器所调节的压力时，调节阀开启并使调节活塞卸荷。偏移环被辅助活塞推向中心位置，直到满足在所调定的压力情况下系统所需的流量。

图4-4 C调节器的控制原理图与特性曲线

a）控制原理图 b）特性曲线

变量调节过程如下：

如图4-5所示，向下调节（减少排量）：如果液体压力乘以面积的力F_P大于相对的弹簧力F_F，则控制阀芯14向弹簧13侧移动。此时，大调节活塞11背面的油腔接通油箱并卸荷，始终在系统压力作用下的小调节活塞10将定子环4推向其中心位置。泵维持一定的压力，而流量降为零，泄漏得到补偿。功率损失和油液的发热很小。其q_V-p特性曲线为垂直状，并随设定压力的增高而平行移动。

向上调节（增大排量）：当系统压力降到零行程压力之下时，弹簧13推动控制阀芯14回到其原始位置。回油口被关闭，压力油通过阀芯中的通道进入大调节活塞11的弹簧腔，大调节活塞11承受到压力作用，并推动定子环4移向偏心位置。泵重新开始排油。

图4-5 PV7型变量叶片泵的调节过程

a）向上调节 b）向下调节

1～4和6～12（图注同图4-3） 5—压力控制器 13—弹簧 14—控制阀芯

在C调节器的基础上，Rexroth公司生产的叶片泵又推出了以下几种变量控制形式。

2.PV7型变量叶片泵的D调节器调节原理（液压式压力遥控调节）

D调节器的控制原理图与特性曲线如图4-6所示，其主要由主泵1、伺服阀2、固定阻尼3和远程调压溢流阀4组成，其中，阻尼孔3（φ0.8mm）和远程调压溢流阀4组成了B型半桥，通过调整远程调压溢流阀4的开启压力使伺服阀2弹簧腔的压力成为可控，此时伺服阀的弹簧仅起复位作用，刚度可大大降低。当泵的出口压力超过远程调压溢流阀的设定压力时，远程调压溢流阀卸荷，阻尼孔两端瞬间出现压差，在泵出口压力油的作用下克服弹簧力使伺服阀右位工作，泵降到最小排量。其工作原理与德国Rexroth公司的A10VDR.G控制原理相同。D调节器的使用范围与C调节器的使用范围相似，泵可以安装在难以接近的位置上（如在油箱里）。操作人员在远处的控制台上可以通过远程调压溢流阀来调节所需的系统压力。但是应注意，增加的控制管路长度会延长调节时间，所以要求在D调节器和远程调压溢流阀之间的遥控管道不得长于2m。若管道过长，除了会使沿程阻力损失增加外，还会造成控制容积的体积过大，使压力控制变得不灵敏。D调节器的工作原理原则上与先导式溢流阀一样。

与C调节器（压力调节器）不同的是，在调节阀芯上保持与系统压力相平衡的力不但有调节弹簧力，而且还有附加的压力，该力是由外部的先导阀（溢流阀）与弹簧腔相连而得到的。在泵里真正的调节过程与C调节器的调节过程相同。

遥控调节器的Y口出于安全的原因决不能堵上，否则泵将马上不能调节。

图4-6 D调节器的控制原理图与特性曲线

a）控制原理图 b）特性曲线

1—主泵 2—伺服阀 3—阻尼孔 4—远程调压溢流阀

若将远程调压溢流阀4换成比例溢流阀，则组成比例压力调节器，优点是其能在不同的给定值调节之间进行控制过程转换，调节压力可重复，而且调节时间短。比例调节器的工作原理与伺服-压力调节器相同。压力调节不是直接在调节器上进行，而是通过带有比例电磁铁的先导阀来进行无级调节。

3.PV7的N调节器（机械式流量调节）

流量可通过主油路-节流阀进行调节，流量调节与负载压力无关。控制原理如图4-7a所示，其主要由带调节伺服阀的主泵1和溢流阀3组成，其调节原理与德国RexrothFR调节原理相同。节流阀2（不在泵上），通过将两个压力（节流阀2的前、后压力）引入到调节器阀芯上，更确切地说，使低压（节流阀后的压力）与调节器伺服阀弹簧一同与泵的压力相作用，当负载压力或者泵出口压力变化时，通过伺服阀自动调节泵的排量输出，来保证节流阀的压差保持常数。应注意，该调节过程不能在流量最大（q_max）时进行。为了保证一个好的调节特性，应在大约时进行。

图4-7中溢流阀3是必需的，它起到安全阀的作用。因为这种变量叶片泵不能将定子和转子之间的偏心距e调整为零，如负载压力减小时，为保证输出流量不变，泵应当减少流量输出，使泵的出口压力也随之减小，若此时泵不能继续减少流量输出，则不能实现流量调节。

节流阀2的压差被设置为1.3MPa左右，这个压力实质上是能使泵变量结构工作的最低调节压力，并且要求控制口X和节流阀出口之间的控制管道不得长于1.5m，这个要求也是为了要保证泵有足够快的响应时间。

图4-7b所示为该调节器的特性曲线。

(www.xing528.com)

图4-7 PV7机械式流量调节器

a）控制原理 b）特性曲线

1—主泵 2—节流阀 3—溢流阀

图4-8 PV7电动切换式二级压力调节原理

a）控制原理 b）特性曲线

1—主泵 2—远程调压装置

4.PV7的W控制器调节原理（电动切换式二级压力调节）

这种控制方式与D控制器控制原理相同，只不过多了一只二位三通电磁阀可以把控制口X直接回油箱，其控制原理如图4-8所示。当电磁阀通电时，伺服阀弹簧腔压力降为零，使得伺服阀右位工作，泵在最低排量工作，此时零行程压力约为2MPa（取决于应用），常用于在最小零行程压力的情况下起动的泵。当电磁阀断电时，泵恢复至正常工作压力，泵的最高工作压力由远程调压装置设定，电磁阀通电可实现一级压力控制，断电可实现二级压力调节。

美国Park公司的PVD调节器也可实现二级压力调节（电磁阀失电时，低压），高压和低压设定值可以通过调节弹簧力进行机械式调节，通过电气控制实现高、低压转换。控制原理和特性曲线如图4-9所示。

图4-9 Park公司的PVD调节原理

a）控制原理 b）特性曲线

双压调节器为用户提供了一种通过电气控制方式来选择两种不同压力的可能性。在液压系统中只有短时需要比系统压力更高的压力时，通过上述方法可以实现节能。双压调节器又可以称为双伺服压力调节器，分为低压级和高压级。两个调节器阀芯通过一个集成的换向阀相互联系起来。

首先，当换向阀不换向时，两个调节器阀芯受系统压力的作用。那么，弹簧力较小的调节器阀芯来负责控制系统压力。如果给换向阀阀芯一个电信号，使调节器阀芯从低压（LP）换至高压（HP）上，那么去低压调节器阀芯的油路被切断，只有高压调节器阀芯同控制油路相连。在泵里真正的调节过程与伺服压力调节器的调节过程相同。

PV7的变量叶片泵在以上四种控制器的基础上还可配置液压式起动辅助K板和可实现压力和流量复合控制的Q板。图4-10所示为叠加K板的情况，辅助板采用叠加形式，常用于在最小零行程压力的情况下起动卸荷的泵。其中件2可选二位三通电磁阀，件3可选C、D或N控制器，图4-10中选的是C控制器。

可以看到，当二位三通电磁阀通电时，将变量泵小调节活塞腔直通油箱，泵会降至最小排量，零行程压力约为2MPa。

图4-11所示为叠加Q板的情况，其中：件1为主泵，件2为用于连接压力控制和流量控制功能的Q板，件3为流量控制阀，件4可选C、D、N或W控制器，件5为节流阀。

图4-10 叠加K板的情况

a）控制原理 b）特性曲线

1—主泵 2—二位三通电磁阀 3—C控制器

图4-11 叠加Q板的情况

a）控制原理 b）特性曲线

在Q板2上装有一只二位三通压力控制换向阀，显然该阀在正常工作过程中应一直是弹簧位工作。调节过程是：当负载压力时，流量控制阀3弹簧位工作，节流阀压差减小，进入到负载的流量减少，此时二位三通压力控制换向阀左端作用负载压力，右端作用泵出口压力，泵出口压力大于负载压力，使二位三通压力控制换向阀右位工作，压力油经节流阀出口、压力阀4、二位三通压力控制换向阀进入泵的小腔，使泵的排量增大。另一种情况是，当泵负载压力减小，节流阀5的压差增大时，流量控制阀3右位工作，此时二位三通压力控制换向阀右端接油箱，二位三通压力控制换向阀左位工作，使泵小腔通油箱，泵在大腔压力油的作用下减小排量。

显然Q板就是起到了实现压力与流量复合控制的连接作用，其与DFR控制有相同的工作原理。其特性曲线如图4-11b所示。

图4-12所示为美国Park公司的PVK调节器的控制原理与特性曲线，流量可通过主油路节流阀进行调节，压力可通过弹簧D进行机械式调节，流量调节与负载无关。

图4-12 PVK调节器

a）控制原理 b）特性曲线

图4-12中流量-压力调节器（伺服滑阀）是专为在负载传感系统中使用而设计的调节装置。排量的调节依靠负载来完成，也就是说与确定的负载压力有关，可在执行元件（如液压马达）上调节出有关压力和流量的最佳比例关系。所有负载传感调节器的一个共同特点是负载压力的反馈视系统而定。在调节器中设有两个基本调节功能：一是对流量所需压差的调节，二是对最高压力的调节。通过调节流量也能产生流经节流处的压差。如果执行元件上负载压力发生变化，或者更确切地说反馈的压力发生变化，那么泵会降低或提高其压力直到重新达到流量所调节的压差为止（通过压力调节功能），这一过程由最高压力至所调节的压力是连续发生的。