液压伺服无级变速器 - 图文

西安航空职业技术学院 毕业设计论文

图2-7流量敏感型稳流量变量泵图 2-8功率适应变量泵工作原理图

2.3.5 功率适应控制

液压功率由压力与流量的乘积决定。无论是流量适应还是压力适应系统，都只能做到单参数适应。因而都是不够理想的能耗控制系统。功率适应变量泵能同时满足系统要求的压力与流量两参数。如图2.8。其特点是泵的变量机构不是靠负载反馈信号直接控制，而是通过一个三通减压阀作为先导阀来控制，因而具有先导阀控制的许多优点，特别是灵敏度高，动特性好。主节流阀的压差被减压阀的弹簧固定，因此，通过主节流阀的流量仅由其开口面积决定。改变开口面积可使流量压力曲线上下平移。调节减压阀的弹簧的预压缩量可以改变拐点的压力，可使流量压力曲线垂直段左右移动，这样可适应不同的工况要求。

2.4 液压伺服无级变速器的设计

2.4.1 设计要求

本文所要研究的液压伺服无级变速器，是将变量泵、定量马达、变量控制滑阀、变量调节机构等组合为一体的液压无级变速器。即在原有的液压无级变速器的基础上，增加了包含变量调节机构的液压伺服系统，使变速器能在外载荷出现扰动的情况下，通过其内部的液压伺服系统中的变量调节机构来调节变量泵的排量，从而使马达的输出转速稳定在一个比较小的变动范围内。

2.4.2 设计方案

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在液压无级变速器原有结构的基础上，在泵定子一端连接了变量控制油缸，当变量控制油缸活塞杆动作时，通过改变泵定子和转子的相对偏心方向和大小控制泵的排量和输油方向，从而改变马达输出的转速大小和转向。在泵和马达之间原有的辅助定量叶片泵，除对低压回路进行补油外，还向变量控制油缸供油。

变速器在工作时，变量泵转动并形成一定排量和油流方向，驱动马达以一定的转速和方向开始工作。而变速器的辅助叶片泵工作时泵出的油由于变量控制阀处于中位状态，油路封死，因此，辅助油泵的油只能经溢流阀溢流，而无法经过变量控制阀进入变量泵的变量控制油缸。当变速器的输出载荷发生波动时，将引起变量泵出口压力的增加，由于泵和马达容积效率的变化，在同样的变量泵排量下，马达的输出转速会发生波动，这时由变量泵出口引出的压力变化的液压油反馈到流量控制阀，从而使控制阀阀芯从原平衡位置往一侧移动，从而使通过控制阀进入变量控制油缸的液压油的压力产生变化，使油缸、活塞杆往一侧产生一定的位移，从而改变变量泵定子相对转子的偏心，改变变量泵的输出排量，补偿由于变速器外载荷的变化而引起的输出转速的波动，使变速器的输出转速稳定在初始转速附近。

2.4.3 工作原理图的设计

1.按照设计要求和方案，设计了液压伺服无级变速器的工作原理图，如图2-9。液压伺服系统中各元件的说明：

l)在原有液压无级变速器的基础上，在双向变量泵的出口和负载之间设置了节流阀，用节流阀两端的压差作为变量控制阀的控制压力。变量控制阀的阀芯在节流阀两端的正常压差产生的压力作用下处于中位。在一定的输入信号下，节流阀有对应的过流面积；

2)采用了双活塞杆式双作用缸作为变量控制油缸，液压缸两腔有效作用面积相同，保证了变量泵在双向运作时具有相同的静、动态性能;

3)变量控制阀采用了三位四通滑阀，它有两个控制口，可以控制各种液压执行元件;

4)为满足变速器的双向功能，在变量控制阀的两端设置了梭阀，保证伺服系统在变速器换向后仍然起作用。

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图2-9 液压伺服无级变速器的工作原理图

2.液压伺服系统的工作原理

当液压伺服无级变速器正常运转时，泵的输出流量与节流阀所设置输入信号对应时，变量控制阀处于中位。如果负载发生变化，例如负载压力升高使实际输往负载的流量减少，则在与输入信号对应的节流口过流面积不变的情况下，在节流阀处产生的压降就要比正常压差小，造成变量控制阀两端受力不平衡而使阀芯右移，造成变量控制阀阀口沟通，辅助油泵油液通过阀口进入变量控制油缸，推动变量泵定子，使其排量增大，直至通过节流阀的流量重新与输入信号对应，变量控制阀重新回到中位。如果出现负载压力降低的情况，则有相反的类似自动调节过程。

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3 液压伺服系统关键技术的研究

3.1 概述

液压伺服系统主要包括节流阀、三位四通滑阀以及变量控制油缸等主要元件，其中液压阀是液压系统中用来控制液流的压力、流量和流动方向的控制元件，是影响液压系统性能、可靠性和经济性的重要元件。有必要对液压伺服系统中重要的液压阀的主要参数进行设计研究，为系统选择合适的液压阀。变量控制油缸作为执行元件，对系统的最终效果也有重要的影响。对系统中主要元件进行研究，确定其主要参数，也是进行下一步研究的前提。

3.2 节流阀结构参数的确定

在本文所研究的液压伺服系统中泵出口处串联了节流阀，主要是利用其阀前后的压力差取出检测压力来控制变量控制阀实现调节功能。另外，通过调节节流阀的开度，可设定合适的流量输出值。因此有必要对节流阀进行研究，以保证选择出合适的节流阀。

3.2.1 节流阀基本工作原理及基本要求

节流阀是最简单的流量阀。在液压系统中一般与溢流阀并联使用，通过改变节流口大小，改变液阻，从而调节流量。在本文中，节流阀出口接液压马达，在节流阀开口不变的情况下，当液压马达的负载发生变化时，则在与输入信号对应的节流口过流面积不变的情况下，在节流阀处产生的压降将发生变化，造成变量控制阀两端受力不平衡而使阀芯移动，因此，阀前后的压力差，，从而引起阀的流量改变，打破了伺服阀两端的平衡。

故在本文中对节流阀的基本要求是:

l)流量要稳定即当油温变化引起油的粘度变化时，通过节流阀的流量变化要小；

2)抗堵塞性要好即为了得到较低的最小稳定流量，要求节流阀不易堵塞; 3)节流压力损失要小。

3.2.2 节流阀主要参数的设计

1.结构型式的选择

节流阀的结构型式主要根据工作压力和调节特性的要求来确定。其中节流口是节流阀的关键部位其型式和特性很大程度上决定了阀的性能。几种常用节流口型式、特点及应用场合如表3-1。

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