1.本發(fā)明涉及變量柱塞泵技術領域，尤其涉及一種柱塞泵變量機構、柱塞泵、柱塞泵泵控系統(tǒng)及泵控方法。

背景技術：

2.變量柱塞泵在變量機構的作用下能夠根據(jù)其工作的需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整自己的輸出特性，這一特點已被廣泛地應用在眾多的液壓設備中。變量機構形式多種多樣，按照操作方式分為手動、機動、電動、液控、和電液比例控制等，按其控制功能分為排量調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)、壓力調(diào)節(jié)和功率調(diào)節(jié)四大類。

3.現(xiàn)有的變量柱塞泵的變量機構穩(wěn)定性差、響應性差，進而影響油泵排量控制的精度。

技術實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的是提供一種柱塞泵變量機構、柱塞泵、柱塞泵泵控系統(tǒng)及泵控方法，來提高油泵斜盤擺角控制的穩(wěn)定性、響應性，以此提高油泵排量的控制精度。

5.本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：

6.本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案：

7.本發(fā)明提供了一種柱塞泵變量機構，包括外殼體、斜盤，所述外殼體內(nèi)設置有比例控制閥、緩沖組件、電比例減壓閥和變量缸；

8.所述電比例減壓閥用于將外接的恒壓先導油源調(diào)壓后加載至所述比例控制閥的控制腔，驅(qū)動比例控制閥閥芯的運動；

9.所述比例控制閥具有壓力油口、回油口和輸出油口，所述比例控制閥的輸出油口連通所述變量缸的大端，所述比例控制閥的壓力油口連通所述變量缸的小端，所述比例控制閥通過改變輸出油口與壓力油口，及輸出油口與回油口的通流面積，從而實現(xiàn)所述變量缸的水平移動，通過所述變量缸的水平移動以改變所述斜盤的擺角；

10.所述彈性緩沖組件設置于所述比例控制閥和變量缸之間，使得所述變量缸具有一平衡狀態(tài)。

11.進一步地，所述比例控制閥包括閥套，所述壓力油口、回油口和輸出油口依次間隔開設于所述閥套的側壁上，所述閥套內(nèi)活動設置有閥芯，所述閥套的端部開設有用于驅(qū)動閥芯運動的輸入油口，所述閥芯上具有改變輸出油口與壓力油口，及輸出油口與回油口的通流面積的臺階。

12.進一步地，所述柱塞泵變量機構還包括先導壓力控制器，所述先導壓力控制器的輸出端與所述閥套的輸入油口相連通。

13.進一步地，所述彈性緩沖組件包括活動設置于所述外殼體內(nèi)的第一彈簧座，所述第一彈簧座抵靠在所述閥套遠離所述輸入油口的一端，所述第一彈簧座與所述變量缸之間設置有反饋彈簧，所述反饋彈簧一端與所述第一彈簧座相連或相抵，另一端與所述變量缸

相連或相抵。

14.進一步地，所述外殼體內(nèi)還固定設置有第二彈簧座，所述第二彈簧座與所述第一彈簧座之間設置有預壓縮彈簧，所述預壓縮彈簧一端與所述第二彈簧座相連或相抵，另一端與所述第一彈簧座相連或相抵。

15.進一步地，所述變量缸的一端活動貫穿所述第二彈簧座，所述變量缸的大端內(nèi)部開設有一彈簧腔，所述反饋彈簧一端收容于所述彈簧腔內(nèi)。

16.進一步地，所述斜盤與所述變量缸之間通過連桿相連，所述連桿的一端與所述斜盤鉸接，另一端與所述變量缸鉸接。

17.本發(fā)明還提供了一種柱塞泵，包括上述的一種柱塞泵變量機構。

18.本發(fā)明還提供了一種柱塞泵泵控系統(tǒng)，包括：

19.如上述的一種柱塞泵；

20.斜盤擺角傳感器，與所述斜盤連接，用于檢測斜盤擺角角度變化；

21.發(fā)動機轉速傳感器、液壓油溫度傳感器、負載壓力傳感器、液壓馬達目標轉速傳感器和控制器，所述控制器用于接收所述發(fā)動機轉速傳感器、液壓油溫度傳感器、負載壓力傳感器、液壓馬達目標轉速傳感器傳輸?shù)男盘?，并輸出控制電流?br />
22.液壓馬達，所述控制器輸出控制電流以控制所述先導壓力控制器進而控制所述斜盤擺角，通過控制所述斜盤擺角以調(diào)節(jié)所述柱塞泵輸出流量進而驅(qū)動液壓馬達；

23.通過所述液壓馬達實際轉速與目標轉速的差值作為反饋來粗調(diào)控制電流的大小。

24.通過所述斜盤擺角傳感器檢測的擺角反饋信號作為反饋來精調(diào)控制電流的大小。

25.本發(fā)明還提供了一種柱塞泵泵控方法，包括：

26.獲取發(fā)動機轉速傳感器、液壓油溫度傳感器、負載壓力傳感器、液壓馬達目標轉速傳感器傳輸?shù)男盘?，輸出控制電流?br />
27.輸出的控制電流控制先導壓力控制器進而控制斜盤的擺角，以調(diào)節(jié)柱塞泵輸出流量進而驅(qū)動液壓馬達；

28.獲取液壓馬達的實際轉速，并與液壓馬達的目標轉速的差值作為反饋來粗調(diào)控制電流的大??；

29.獲取斜盤擺角傳感器檢測的擺角反饋信號作為反饋來精調(diào)控制電流的大小，實現(xiàn)液壓馬達實際轉速與目標轉速一致。

30.本發(fā)明的有益效果：

31.本發(fā)明應用一種新型的柱塞泵變量機構來提高油泵斜盤擺角控制的穩(wěn)定性、響應性，以此提高油泵排量的控制精度；

32.本發(fā)明通過液壓馬達轉速反饋、柱塞泵斜盤擺角反饋雙閉環(huán)控制原理及策略，實現(xiàn)液壓馬達實際轉速的精確控制，即實現(xiàn)液壓系統(tǒng)流量的精確控制。

附圖說明

33.圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例提供的一種柱塞泵變量機構的原理示意圖；

34.圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例提供的一種柱塞泵變量機構的結構簡圖；

35.圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例提供的一種柱塞泵泵控系統(tǒng)的原理示意圖；

36.圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例提供的一種柱塞泵泵控系統(tǒng)的流量控制流程圖。

具體實施方式

37.下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明：

38.本發(fā)明提供了一種柱塞泵變量機構主要包括外殼體、斜盤5，在外殼體內(nèi)設置電比例減壓閥1、比例控制閥2、反饋彈簧3、變量缸4，其原理如圖1所示。其中比例控制閥2、反饋彈簧3、變量缸4、斜盤5構成一個基于力反饋的閉環(huán)位置控制機構，其結構簡圖如圖2所示。比例控制閥2包括閥套2.1、閥芯2.2，閥套2.1的側部設有壓力油口p、回油口t和輸出油口a，閥套2.1的端部設有控制腔x，閥芯2.2上設有臺階2.21。變量缸4為雙作用油缸，兩端容腔作用面積不同，作用面積大的一端為大端n，作用面積小的一端為小端m。本發(fā)明采用液壓力驅(qū)動比例控制閥2閥芯2.2運動，摒除了比例電磁鐵輸出力較小的問題，相應的提高反饋彈簧剛度，增加比例控制閥2穩(wěn)定性和響應性，提高排量控制精度。

39.具體而言，在外殼體內(nèi)活動設置有第一彈簧座3.1，第一彈簧座3.1抵靠在閥套2.1遠離控制腔x的一端，第一彈簧座3.1與變量缸4之間設置有所述反饋彈簧3，反饋彈簧3一端與第一彈簧座3.1相連，另一端與變量缸4相連，在外殼體內(nèi)還固定設置有第二彈簧座3.2，第二彈簧座3.2與第一彈簧座3.1之間設置有預壓縮彈簧3.3，預壓縮彈簧3.3一端與第二彈簧座3.2相連，另一端與第一彈簧座3.1相連，變量缸4的一端活動貫穿第二彈簧座3.2，在變量缸4的大端內(nèi)部開設有一彈簧腔，反饋彈簧3一端收容于彈簧腔內(nèi)。

40.該柱塞泵變量機構需要外接恒壓先導油源(y口),通過比例減壓閥1調(diào)壓后輸送至比例控制閥2的控制腔x。變量缸大端n與比例控制閥閥芯2.2之間設置反饋彈簧3和第一彈簧座3.1，反饋彈簧3始終保持一定預緊力。變量缸4小端m通過鉸接連桿與斜盤5連接，變量缸4和斜盤5運動同步。油泵壓油口油源直接連通變量缸4小端m和比例控制閥2的壓力油口p連通，壓力油口p油液通過閥芯2.2和臺階2.21的調(diào)壓后，經(jīng)輸出油口a與變量缸4大端n連通。變量缸4小端m壓力給變量缸4一個向增大斜盤擺角，增大排量的運動趨勢，大端n壓力給變量缸4一個向減小斜盤擺角，減小排量的運動趨勢。

41.比例減壓閥1不得電時，控制腔x壓力為零，比例控制閥2的閥芯2.2在反饋彈簧3和預壓縮彈簧3.3的作用下處于初始狀態(tài)，即油泵壓油口壓力直接傳遞至變量缸4大端n。變量缸4兩端油液壓力相同，由于作用面積不同使變量缸4向左運動，將斜盤5推至零擺角。當給比例減壓閥1一定電信號，控制腔x壓力升高至一定值，推動比例控制閥2的閥芯2.2向左運動，在閥芯臺階2.21與閥套油口a之間位置變化，使輸出油口a與壓力油口p通流面積減小，輸出油口a與回油口t通流面積增大，進而降低變量缸大端n壓力。變量缸4在小端m壓力作用下向右運動，帶動斜盤5擺角增大。同時壓縮反饋彈簧3，反饋彈簧3通過第一彈簧座3.1傳遞力至閥芯2.2，反饋彈簧3的壓縮力與油口x液壓力達到平衡時，閥芯2.2保持動態(tài)平衡，相應變量缸4位置處于一個平衡狀態(tài)。電比例減壓閥1控制電信號值，決定了斜盤5的擺角的大小，電流的連續(xù)變化，實現(xiàn)了柱塞泵排量的無級變化。

42.如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種具有變量機構的柱塞泵構成的泵控系統(tǒng)，包括：

43.柱塞泵，包括上述的一種柱塞泵變量機構；

44.斜盤擺角傳感器6，與斜盤5連接，用以檢測斜盤5擺角角度變化；

45.發(fā)動機轉速傳感器7、液壓油溫度傳感器8、負載壓力傳感器9、液壓馬達目標轉速傳感器10、操控手柄11、控制器12、液壓馬達13；控制器12用于接收發(fā)動機轉速傳感器7、液壓油溫度傳感器8、負載壓力傳感器9和液壓馬達目標轉速傳感器10傳輸?shù)男盘?，并輸出?br />
制電流i，控制器12輸出控制電流i以控制電比例減壓閥1進而控制斜盤5擺角，通過控制斜盤5擺角以調(diào)節(jié)柱塞泵輸出流量進而驅(qū)動液壓馬達13。

46.通過圖4可知，本發(fā)明還提供了一種具有變量機構的柱塞泵構成的泵控系統(tǒng)的泵控方法，通過綜合液壓馬達目標轉速、發(fā)動機轉速、負載壓力、液壓油溫度信息可計算出控制電流i，通過變量機構控制斜盤5擺角，控制柱塞泵輸出流量來驅(qū)動液壓馬達。首先，通過液壓馬達13實際轉速與液壓馬達13目標轉速的差值作為反饋來粗調(diào)控制電流i的大小，其次，根據(jù)斜盤擺角傳感器6檢測的擺角反饋信號來實現(xiàn)控制電流i的精調(diào)；最終，通過雙閉環(huán)控制原理及策略，實現(xiàn)液壓馬達13實際轉速與目標轉速一致，即實現(xiàn)液壓系統(tǒng)流量的精確控制。

47.本發(fā)明完整技術方案帶來的有益效果：

48.1、本發(fā)明采用液壓力驅(qū)動比例控制閥閥芯運動，摒除了比例電磁鐵輸出力較小的問題，相應的提高反饋彈簧剛度。增加比例控制閥穩(wěn)定性和響應性，提高排量控制精度。

49.2、本發(fā)明通過液壓馬達轉速反饋、柱塞泵斜盤擺角反饋雙閉環(huán)控制原理及策略，實現(xiàn)液壓馬達實際轉速的精確控制，即實現(xiàn)液壓系統(tǒng)流量的精確控制。

50.以上對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，當然，本發(fā)明還可以采用與上述實施方式不同的形式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(fā)明精神的前提下所作的等同的變換或相應的改動，都應該屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。技術特征：

1.一種柱塞泵變量機構，其特征在于，包括外殼體、斜盤，所述外殼體內(nèi)設置有比例控制閥、緩沖組件、電比例減壓閥和變量缸；所述電比例減壓閥用于將外接的恒壓先導油源調(diào)壓后加載至所述比例控制閥的控制腔，驅(qū)動比例控制閥閥芯的運動；所述比例控制閥具有壓力油口、回油口和輸出油口，所述比例控制閥的輸出油口連通所述變量缸的大端，所述比例控制閥的壓力油口連通所述變量缸的小端，所述比例控制閥通過改變輸出油口與壓力油口，及輸出油口與回油口的通流面積，從而實現(xiàn)所述變量缸的水平移動，通過所述變量缸的水平移動以改變所述斜盤的擺角；所述彈性緩沖組件設置于所述比例控制閥和變量缸之間，使得所述變量缸具有一平衡狀態(tài)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種柱塞泵變量機構，其特征在于，所述比例控制閥包括閥套，所述壓力油口、回油口和輸出油口依次間隔開設于所述閥套的側壁上，所述閥套內(nèi)活動設置有閥芯，所述閥套的端部開設有用于驅(qū)動閥芯運動的輸入油口，所述閥芯上具有改變輸出油口與壓力油口，及輸出油口與回油口的通流面積的臺階。3.根據(jù)權利要求2所述的一種柱塞泵變量機構，其特征在于，所述柱塞泵變量機構還包括先導壓力控制器，所述先導壓力控制器的輸出端與所述閥套的輸入油口相連通。4.根據(jù)權利要求1所述的一種柱塞泵變量機構，其特征在于，所述彈性緩沖組件包括活動設置于所述外殼體內(nèi)的第一彈簧座，所述第一彈簧座抵靠在所述閥套遠離所述輸入油口的一端，所述第一彈簧座與所述變量缸之間設置有反饋彈簧，所述反饋彈簧一端與所述第一彈簧座相連或相抵，另一端與所述變量缸相連或相抵。5.根據(jù)權利要求4所述的一種柱塞泵變量機構，其特征在于，所述外殼體內(nèi)還固定設置有第二彈簧座，所述第二彈簧座與所述第一彈簧座之間設置有預壓縮彈簧，所述預壓縮彈簧一端與所述第二彈簧座相連或相抵，另一端與所述第一彈簧座相連或相抵。6.根據(jù)權利要求5所述的一種柱塞泵變量機構，其特征在于，所述變量缸的一端活動貫穿所述第二彈簧座，所述變量缸的大端內(nèi)部開設有一彈簧腔，所述反饋彈簧一端收容于所述彈簧腔內(nèi)。7.根據(jù)權利要求1所述的一種柱塞泵變量機構，其特征在于，所述斜盤與所述變量缸之間通過連桿相連，所述連桿的一端與所述斜盤鉸接，另一端與所述變量缸鉸接。8.一種柱塞泵，其特征在于，包括如權利要求3至7任一項所述的一種柱塞泵變量機構。9.一種柱塞泵泵控系統(tǒng)，其特征在于，包括：如權利要求8所述的一種柱塞泵；斜盤擺角傳感器，與所述斜盤連接，用于檢測斜盤擺角角度變化；發(fā)動機轉速傳感器、液壓油溫度傳感器、負載壓力傳感器、液壓馬達目標轉速傳感器和控制器，所述控制器用于接收所述發(fā)動機轉速傳感器、液壓油溫度傳感器、負載壓力傳感器、液壓馬達目標轉速傳感器傳輸?shù)男盘?，并輸出控制電流；液壓馬達，所述控制器輸出控制電流以控制所述先導壓力控制器進而控制所述斜盤擺角，通過控制所述斜盤擺角以調(diào)節(jié)所述柱塞泵輸出流量進而驅(qū)動液壓馬達；通過所述液壓馬達實際轉速與目標轉速的差值作為反饋來粗調(diào)控制電流的大小。通過所述斜盤擺角傳感器檢測的擺角反饋信號作為反饋來精調(diào)控制電流的大小。

10.一種柱塞泵泵控方法，其特征在于，包括：獲取發(fā)動機轉速傳感器、液壓油溫度傳感器、負載壓力傳感器、液壓馬達目標轉速傳感器傳輸?shù)男盘?，輸出控制電流；輸出的控制電流控制先導壓力控制器進而控制斜盤的擺角，以調(diào)節(jié)柱塞泵輸出流量進而驅(qū)動液壓馬達；獲取液壓馬達的實際轉速，并與液壓馬達的目標轉速的差值作為反饋來粗調(diào)控制電流的大??；獲取斜盤擺角傳感器檢測的擺角反饋信號作為反饋來精調(diào)控制電流的大小，實現(xiàn)液壓馬達實際轉速與目標轉速一致。

技術總結

本發(fā)明公開了一種柱塞泵變量機構、柱塞泵、柱塞泵泵控系統(tǒng)及泵控方法，包括外殼體、斜盤，外殼體內(nèi)設置有比例控制閥、緩沖組件、電比例減壓閥和變量缸；比例控制閥具有壓力油口、回油口和輸出油口，比例控制閥的輸出油口連通變量缸的大端，比例控制閥的壓力油口連通變量缸的小端，比例控制閥通過改變輸出油口與壓力油口，及輸出油口與回油口的通流面積，從而實現(xiàn)變量缸的水平移動，通過變量缸的水平移動以改變斜盤的擺角；彈性緩沖組件設置于比例控制閥和變量缸之間，使得變量缸具有一平衡狀態(tài)。本發(fā)明應用一種新型的柱塞泵變量機構來提高油泵斜盤擺角控制的穩(wěn)定性、響應性，以此提高油泵排量的控制精度。油泵排量的控制精度。油泵排量的控制精度。

技術研發(fā)人員：呂傳祥 東權 仝猛 向小強 崔向坡

受保護的技術使用者：徐州重型機械有限公司

技術研發(fā)日：2021.09.28

技術公布日：2022/1/10