比例復合控制泵故障的分析

復合控制變量泵是對壓力、流量兩參數綜合調節形成的變量泵，具有功率控制優先的特性。恒功率恒壓泵是復合控制變量泵的一種，其變量機構根據外部負載的變化而調節流量輸出，使泵輸出功率接近負載所需要的功率。在此介紹Rexroth公司A10VO28DFLR變量泵。它的基泵為斜盤式軸向柱塞泵，可通過調節其斜盤的傾角來改變輸出流量，其變量控制無需電氣控制，僅僅采用機械液壓機構，因而具有控制簡單、可靠性高的優點。

1．A10V028DFLR控制特性

圖59為A10VO28DFLR變量泵壓力流量特性曲線。從特性曲線可以看出，根據輸出壓力的不同，A10VO28DFLR的工作區間可分為恒流段AB、恒功率段BCD和恒壓段DE,這兩段控制特性通過內部各閥的協作而實現。特性曲線上兩條虛線分別表示最大和最小功率曲線。在恒7流段，液壓泵以最大流量輸出，AB段不是水平線的原因在于隨著工作壓力升高液壓泵漏損增加，容積效率下降，而且泵出口壓力影響到比例閥的開度。在恒功率段，泵的流量隨輸出壓力的升高而減小，隨輸出壓力的降低而增大，其負載和流量之間近似呈雙曲線關系變化，泵的輸出功率基本保持恒定；在恒壓段，以近似恒壓力輸出，由于比例閥7彈簧K2的作用，泵出口壓力影響到比例閥的開度，故存在最大約4bar的調壓偏差。

2．A10V028DFLR變量機構調節原理

出于批量生產和互換性的考慮，同一種類、同一規格不同變量方式的變量泵，都采用相同的基泵，基泵中的變量液壓缸、斜盤、缸體、傳動軸、泵殼體都是相同的。不同變量方式靠不同的控制方式來實現，A10VO系列泵同樣可以通過不同油管連接方式加上一些控制元件來實現不同的變量方式。圖62所示為A10VO系列泵作為恒壓、恒功率應用時的原理圖，該控制系統主要由基泵、恒功率閥、恒壓控制閥和變量液壓缸等部分組成。變量泵控制系統中的變量液壓缸是該系統的執行元件，斜盤是系統的控制對象，變量泵輸出的壓力、流量、功率是這個系統的受控參數，變量機構上的控制閥是這個系統的控制元件。該系統中的恒功率閥4實際上是一個普通直動式溢流閥，只是其控制彈簧與變量液壓缸3.2的變量活塞有機械聯動，當變量活塞伸出時壓緊控制彈簧，增大恒功率閥設定壓力，反之則調小設定壓力，控制彈簧由一大一小兩條組成。比例閥7和8的控制彈簧也分別由一大一小兩條組成，其中大彈簧較長，剛度較小；小彈簧較短，剛度較大，也是出于標準化要求以適應不同的控制要求。

如圖60所示，泵未起動運行時，變量液壓缸3.1在復位彈簧的作用下將斜盤傾角推到最大位置。泵起動運行時，兩位三通換向閥11沒得電．泵出口壓力達到最低控制壓力后，壓力油經換向閥ll右位直接作用在變量缸3.2無桿腔，推動斜盤傾角向零的方向變化，在達到零后最終停下來。該最低控制壓力主要由變量缸3.1和3.2無桿腔面積及變量缸3.1上的復位彈簧預緊力和剛度決定，變量缸3.1和3.2無桿腔面積比一般為1:2。幾秒鐘后換向閥11得電換向，建立系統壓力。換向閥延遲幾秒得電的目的是為了使變量泵輕載起動，減少沖擊，提高系統工作壽命。

當系統壓力p_L低于恒功率閥4調定壓力p_b時，閥4處于關閉狀態，通過節流閥9流量為零，比例閥8的閥心兩端壓力相等，比例閥8處于右位，變量缸3.2中的壓力為零，此時變量缸3.1在復位彈簧和無桿腔壓力p_L的共同作用下將斜盤傾角推到最大位置，輸出最大流量，即圖61中的AB段。

當負載壓力p_L達到恒功率閥4調定壓力p_b時，克服彈簧阻力推開閥心使閥口打開，于是有溢流流量通過節流閥9，在閥9前后產生壓差△p，此時閥8閥心兩端壓差也為Ap。當通過流量足夠大(一般小于2L/min)，由壓差△p決定的作用力大于閥8的彈簧K1預緊力時，比例閥8處于左位，有流量經閥8、閥7和節流閥10流向油箱。同時有壓力油經換向閥11左位進入缸3.2變量活塞腔，缸3.2變量活塞腔壓力足以克服變量液壓缸3.1復位彈簧和無桿腔壓力p_L時活塞推動斜盤傾角變小，泵的排量也跟著減少。負載壓力p_L進一步升高，比例換向閥8閥心右移閥口開大。隨著這一過程的進行，通過節流閥10的流量隨之增大，液壓缸3.2變量活塞腔壓力升高，斜盤傾角在兩變量活塞的不平衡力作用下減小，泵的輸出流量隨之減小。同時，通過變量液壓缸的機械反饋，使恒功率閥4的彈簧預緊力增大，從而在液壓泵的斜盤與恒功率閥4之間形成了一個位移力的負反饋，使斜盤穩定在某個平衡角度上，最終穩定在恒功率所要求的輸出流量上，完成恒功率調節與控制。彈簧力與位移成正比，所以BC段是直線；當工作到C點時閥4彈簧起作用，彈簧總剛度增加，故變量泵在CD線段工作。

當負載壓力p_L高于比例閥7的彈簧K2預緊力時，比例換向閥7閥心右移，壓力油經閥7左位和換向閥11左位進入液壓缸3.2變量活塞腔，活塞推動斜盤傾角變小。由于閥7的控制彈簧剛度較小而閥心直徑較大，這樣液壓泵的流量在較小的壓力增量下能迅速下降到接近于零，在最小流量時泵僅輸出補償系統漏損所需的流量，系統壓力基本維持不變。

3．調整方法

如果傳動系統要求在恒功率段的輸出功率為W，泵的空載流量為Q_max，則恒功率起始壓力轉折點的壓力為p_b=W/Q_max。

調整系統壓力時不能一開始就將壓力調到最高，以免損壞設備。步驟為：①起動泵前，將閥4、7和8調節手柄全部松開；②起動泵后，觀察泵的運行狀態；③確認正常后逐步提高比例閥7的壓力，每次增加的壓力不能太大且增壓后要觀察泵運行一段時間，直到比例閥7設定壓力比系統的最大工作壓力稍高；④調整液壓泵的恒功率特性，將比例閥8的調節手柄調到幾乎全松狀態，再將功率閥4壓力設定為燦；⑤在調節恒功率特性時比例閥7處于關閉狀態，當恒功率特性調整好以后，將比例閥7調節手柄放松，使其達到系統的最大工作壓力。

圖60所示系統中一般應增設一個溢流閥作為安全閥使用。因為當變量泵失控時，液壓泵處于定量泵工況，這時壓力隨負載上升，流量為泵的最大輸出流量。這樣，泵的驅動功率會迅速增加，可能會燒毀電動機、破壞液壓泵或管路。安全閥可限制系統中的最高壓力，保護系統不受破壞。

4．故障分析

變量泵控制系統常見故障為：輸出流量不夠或者根本吸不上油、泵噪聲和振動大、壓力波動大、系統壓力上不去、油溫過高等，在此介紹一例故障處理過程。在一次調節新液壓泵時，在擰緊閥4調節螺釘的過程中壓力表12讀數一直為零，負載壓力也為零。由于系統是全新的，各元件損壞的可能性較小，試著調節閥7的螺釘，此時負載壓力上升而壓力表12讀數仍為零。

據此可判斷從液壓泵閥塊接到壓力表的控制油路不通，拆開有關液壓管發現里面沒有油液，油路卻是通的，最后拆下液壓泵閥塊處的接頭，發現接頭和閥塊之間竟然有一鋼球，這相當于一單向閥阻斷了油流，將鋼球取出后系統正常。由于控制油管內充滿空氣而且閥7控制彈簧處于幾乎全松狀態，因此液壓泵起動后閥7的閥心左側，在油液作用下克服右側極小的空氣壓力而向右移動，這樣系統只能建立很小的壓力，有時從壓力表上也測不出來。