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淺析齒輪泵代替柱塞泵的技術(shù)
【摘 要】：因受一定排量的結(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，附件入螺紋聯(lián)接組合閥方案對(duì)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，齒輪泵的性能可代替價(jià)格昂貴、復(fù)雜的柱塞泵。
關(guān)鍵詞：齒輪泵;代替;柱塞泵;技術(shù)分析
前言
在泵上直接安裝控制閥，可省去泵與方向之間管路，從而控制了成本。較少管件及連接件可減少泄漏，從而提高了工作可靠性。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(shí)踐證明可行的基本回路，而有些則屬創(chuàng)新研究。
一 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(lái)。液體從兩個(gè)泵的出口排出，起到達(dá)到預(yù)定壓力和(或)流量。這時(shí)，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(duì)系統(tǒng)的輸出流量，即將磁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(shí)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。
最簡(jiǎn)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(hào)時(shí)，閥的通斷狀態(tài)好被切換。杠桿或其它機(jī)械機(jī)構(gòu)是操縱這種閥的最簡(jiǎn)單方法。
導(dǎo)控(氣動(dòng)或液壓)卸載閥是操縱方式的一種改進(jìn)，因?yàn)榇藶殚y可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其最大的進(jìn)展是采用電氣或電子關(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(dòng)控制，通常認(rèn)為這種簡(jiǎn)單的卸載技術(shù)是應(yīng)用的最佳情況。
人工操縱卸載元件常用于為快速運(yùn)作而需大流量及快速運(yùn)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�；芈返男遁d無(wú)操縱信號(hào)作用時(shí)，回路一直輸出大流量。對(duì)于常開(kāi)閥，在常態(tài)下回路將輸出小流量。壓力傳感卸載是最普遍的方案，彈簧作用使卸載閥處于其大流量位置(左位)�；芈穳毫_(dá)到溢流閥預(yù)調(diào)值時(shí)，溢流閥開(kāi)啟，卸載閥在液壓下和作用下切換至其小流量位置(右位)。壓力傳感卸載閥基本上是一個(gè)達(dá)到系統(tǒng)壓力即卸的自動(dòng)卸載元件，普遍用于測(cè)程儀分裂和液壓虎鉗中。
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(左們)。該閥中的固定節(jié)流孔尺寸按設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)最佳速度所需流量確定。若發(fā)動(dòng)機(jī)速度超出此最佳范圍，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(右位)。因此大流量泵相鄰的元件做成可對(duì)最大流量節(jié)流的尺寸，故此回路能耗少、工作平穩(wěn)且成本較低。這種回路的典型應(yīng)用是，限定回路流量達(dá)最佳范圍以提高整個(gè)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(yùn)載卡車等。 職稱論文
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(左位)，無(wú)論達(dá)到預(yù)定壓力還是流量，都會(huì)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?yàn)榇朔N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。
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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)磁接受另一卸載泵的導(dǎo)控卸載信號(hào)。此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級(jí)泵大流量下工作。兩只溢流閥可按每個(gè)回路特殊的壓力調(diào)整，以使一臺(tái)或兩臺(tái)泵卸載。此方案減少了功率需求，故可采用小容量?jī)r(jià)廉原動(dòng)機(jī)。
所示為負(fù)載傳感卸載回路。當(dāng)主控閥的控制閥(下腔)無(wú)負(fù)載傳感信號(hào)時(shí)，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(hào)時(shí)，泵向回路供液;當(dāng)泵的輸出壓力超過(guò)負(fù)載傳感閥的壓力預(yù)定值時(shí)，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(上位) 旁通回油箱。帶負(fù)載傳感元件的齒輪泵與柱塞泵相比，具有低成本、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點(diǎn)。
二 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。在這種回路中，泵的輸出流量必須大干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(lái)，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�(jiàn)到的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它省去了一個(gè)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(wú)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。但所示方案，僅通過(guò)一次油口向一次油路提供所需流量，直至其最大調(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最大輸出流量。因無(wú)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(wú)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(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
三 旁路流量控制
對(duì)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)定最大值向系統(tǒng)供液，多余部分排回油箱或泵的入口。此方案限制了系統(tǒng)的流量，使其具有最佳性能。其優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)回路規(guī)模來(lái)控制最大調(diào)整流量，降低成本;將泵和閥組合成一體，并通過(guò)泵的旁通控制，使回路壓力降至最低，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(jì)。此種型式的齒輪泵回路，常用于限制液壓操縱以使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)最佳速度的垃圾載卡車或動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵回路中，也可用于固定式機(jī)械設(shè)備。
四 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(shí)，僅使極小流量通過(guò)泵;而在有負(fù)載時(shí)，全流量吸人泵。這種回路可省去泵與原動(dòng)機(jī)間的離合器，從而降低了成本，還減少了空載功耗，因通過(guò)回路的極小流量保持了設(shè)備的原動(dòng)機(jī)功率。另外，還降低了泵在空載時(shí)的噪聲。干式吸油閥回路可用于由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的任何車輛中開(kāi)關(guān)式液壓系統(tǒng)，例如垃圾裝填卡車及工業(yè)設(shè)備。
五 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，這意味著齒輪泵與柱塞泵之間原有清楚的界限變得愈來(lái)愈模糊了。合理選擇液壓泵方案的決定因素之一，是整個(gè)系統(tǒng)的成本，與價(jià)昂的柱塞泵相比，齒輪泵以其成本較低、回路簡(jiǎn)單、過(guò)濾要求低等特點(diǎn)，成為許多應(yīng)用場(chǎng)合切實(shí)可行的選擇方案。
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