恒压变量泵性能分析
恒压变量泵的液压原理
恒压变量泵的液压原理
恒压变量泵是利用液压传动原理进行工作的，它的液压原理与普通变量泵有所不同。
普通变量泵的工作原理是通过改变变量式的体积，来增加或减少泵的供油能力，从而达到控制液压系统压力和流量的目的。
而恒压变量泵则通过先将压力控制在一定范围内，再进行变量式的体积调节，进而达到保持压力稳定的效果。
恒压变量泵具有几个比较重要的组成部分。
首先是压力控制阀，它是保持液压系统压力稳定的关键因素。
压力控制阀会检测液压系统的压力情况，然后相应地控制液压泵的供油量。
当系统的液压压力超过预设值时，压力控制阀会自动调节泵的供油量，使得系统压力能够在设定范围内保持稳定。
其次是变量式结构，它由转子和定子两部分组成。
转子部分是由几个齿轮型叶片和一段转子轴组成，它们可以旋转，使得体积随之变化。
定子部分则是泵的机壳，由于它固定不动，所以可以作为参照点，来确定泵的供油量。
最后，是泵的进、出口，这里是液压流动的通道。
当液压油进入泵的进口后，会先经过压力控制阀，然后再进入到变量式结构中。
由于压力控制阀的调节作用，很大程度上会影响变量式结构的旋转速度，从而决定了油液被吸入泵的体积大小。
当变量式结构旋转时，便会将吸入的油液压缩，然后经过泵的出口流出，从而形成液压能量，为液压系统提供所需的压力和流量。
总体来说，恒压变量泵的液压原理是将压力控制在固定的范围内，再通过调节变
量式结构的旋转速度来控制供油量，以确保液压系统能够获得稳定的压力和流量。
此种设计与其他变量泵相比，能够更加准确地控制液压系统的动作速度和压力水平，从而使得液压系统更加稳定可靠。
恒压供水的水泵变速效率分析及组合方案
速降低而降低的速度变慢
,必须使
5η 5ε
变小
,因此应
该尽量选取最高效率点效率高的泵型 ,同时为了能
在调速时有更多工况点落在高效区内 ,应的确定 :
式 (3) 中降速比ε应该满足关系
εmin <ε< 1
(4)
εmin 为最小允许调速比 。在不同选泵条件下 ,最
水泵运行的 Q H 曲线随水泵转速的升高和降
低而上下移动 ,不同的 Q H 曲线中效率相同的点
连成等效率线
Q2 H
=k
(1)
不同转速下的水泵特性曲线组成水泵运行特性
曲线族 ,特性曲线族与等效率曲线划出变速水泵的
高效区 。变速水泵与传统恒压水泵相比的最大优点
便在于高效区由线延伸到了面 ,扩大了范围 。
要使水泵组合满足上述条件 ,结合实际情况 ,有 以下几种解决方案 :
① 高端调速型 调速泵为主力泵 ,以调速泵额定转速来满足最 大流量需要 。以一台小型恒速泵满足最小流量需 要 。高 、低流量之间用调速泵调节 (如果调速泵在其 调速范围内可以满足最高 、最低用水量的要求 ,也可 以节省小型恒速泵) 。此种方案用于对原有泵房进 行扩建 ,调速设备总容量较小 ,可节省一次性投资 。 ② 低端调速型 对于常供水量较大而最小供水量较小的情况 , 可以采用调速泵来满足最小流量时的要求 ,用恒速 泵供水来满足常供水量的要求 。大 、小供水量之间 由调速泵调节 。此种方案适用于对城市旧有供水泵 站进行变速恒压供水的改建 。 ③ 全调速型 最高及最低用水量均由调速泵提供 。大调速泵 在额定转速运行时满足最大供水量 ,由降速或切换 到小型调速泵以满足其余供水量的要求 。此种方案 一次性投入较大但最节约电能 。对于小时变化系数 较大的情况尤其是新建的泵房适用 。 考虑到管网曲线的下凹性质 ,对于以上三种供 水形式而言 ,当需水量小时 ,保证压力可以适当小于 最大流量时的保证压力 ,以进一步节约电能 。 5 操作实例 某城市设一加压泵站 ,所服务区域最大日最大 时流量为 1161m3Πs 。日变化系数 Kd = 113 。管网最 大用水时总水头损失为 13m ,即 S = 51015s2Πm5 。泵 站吸水井最低水位到最不利用水点高差为 15m ,要 求自由水头 2m ,则 HST = 17m。考虑采用变频恒压 供水调节技术 ,对该泵站进行选泵设计 。
电液比例恒压变量柱塞泵及其应用
电液比例恒压变量柱塞泵及其应用李静荣(深圳市爱力华实业有限公司,深圳市上步南路上步大厦8H 518030 电话:(0755)3661885)中图分类号:TH137151 文献标识码:B 文章编号:100024858(2000)05200332031 概述随着现代工业的发展,特别是电子技术和传感技术的发展,液压控制技术也发生了很大的变化。
为发挥液压技术的长处,弥补其不足,把电子控制和液压控制有机地结合在一起是液压技术发展的方向,日本油研公司生产的A系列电液比例恒压变量柱塞泵是以恒压变量柱塞泵和比例控制为基础,应用最新电子技术、传感技术来控制泵的输出流量和系统压力。
它是既可对泵的输出流量进行比例控制,又可对系统压力进行比例控制的机电一体化产品。
其性能参数为:最高使用压力28M Pa,最低调节压力为0.7M Pa,最大排量达01145L r,流量调节所需最低压力为2M Pa,流量控制滞环小于1%,重复精度误差小于1%,压力控制滞环小于1%,重复精度误差小于1%,具有工作范围广、控制精度高,性能优越等优点。
2 结构及工作原理电液比例恒压变量柱塞泵的结构图和液压原理图如图1所示。
斜盘倾角位置传感器是装于斜盘上的角度传感器,用来检测斜盘倾角即检测泵的输出流量。
泵的性能特性曲线如图2所示,其工作原理为:当起动泵驱动电机时,比例电磁阀无压力、流量信号输入,即泵空载时,泵的输出压力(空载卸载压力)通过比例阀7经单向阀或恒压阀8,作用于斜盘控制柱塞3,平衡斜盘偏转弹簧作用力,同时斜盘偏转柱塞2液压腔的液压油经比例阀流出,从而使斜盘倾角接近于零,泵在图2所示空载卸载压力下工作;当给泵一流量压力信号时,放大器6驱动比例电磁阀7,改变节流口的通流面积,从而改变进入控制柱塞3和偏转柱塞2的压力油的压力,使斜盘偏转一定的角度,泵输出流量Q及系统压力p(系统压力由外负载决定),斜盘倾角位置传感器4检测泵的输出流量,泵出口压力传感器5检测系统的压力,4、5的反馈信号送入比例放大器,与预先设定的压力、流量信号相比较,再由放大器6输出信号控制比例阀7,由比例阀7控制偏转柱塞2和控制柱塞3腔的 收稿日期:2000202229压力,校正斜盘的偏转角度,达到校正泵的输出流量Q 和系统压力p的目的;连续改变输入信号的大小,就能使泵的输出流量和系统压力达到连续变化;当输入5VDC的流量信号时,比例阀使斜盘偏转最大角度,泵输出最大流量,在外负载的作用下,随着压力的升高,达到设定值时,压力传感器5反馈信号至比例放大器6,与压力设定信号相比较后再由放大器6输出信号,驱动比例阀7改变斜盘偏转角度,减小输出流量满足压力要求;当泵的输出压力达到恒压阀8的设定压(a)结构图(b)11斜盘式柱塞泵 21偏转柱塞 31控制柱塞41斜盘位置传感器 51压力传感器 61放大器71控制阀(比例阀) 81安全阀(恒压阀) 91比例电磁铁图1 电液比例恒压变量柱塞泵的结构及原理图332000年第5期 液压与气动力时,作用于恒压阀8右端的泵输出压力克服弹簧力推动阀芯左移,这时泵的输出流量由恒压阀8来控制,处在图2所示的恒压阀设定压力下工作。
恒压变量泵性能分析
恒压变量泵性能分析恒压变量泵的工作原理是通过驱动液体流经调节阀来调整输出流量和压力。
当泵的排量大小发生变化时，调节阀开度也会相应调整，使得输出压力保持不变。
恒压变量泵可分为定量与变量两种形式。
定量恒压变量泵的输出流量与输入轴转速成正比，而变量恒压变量泵则通过调节排量来实现流量的控制。
1.压力响应性能：恒压变量泵的压力响应速度是指从系统压力发生变化到泵输出压力调整到稳定状态的时间。
压力响应速度快表示泵的调节性能好，能够迅速响应系统压力变化。
常见的评价指标有：上升时间、调整时间和超调量。
这些指标可以通过实验测量和理论计算得出。
2.流量特性：恒压变量泵的流量特性指的是在工作压力下，其输出流量随泵输入转速的变化关系。
通常使用流量-转速特性曲线来表示。
流量特性曲线的斜率代表了泵输出流量对输入转速变化的敏感程度。
流量特性也可以通过实验测试获得。
3.效率：恒压变量泵的效率是指在给定的输出流量和压力条件下，泵所消耗的功率与输入功率的比值。
一般来说，泵的效率应尽可能高，以减少能源的消耗。
恒压变量泵的效率可通过实验测试获得。
4.稳定性：恒压变量泵的稳定性是指在恒定负载条件下，输出流量和压力的稳定程度。
稳定性好的泵能够在压力变化较大的工况下保持稳定的流量输出，从而实现对液压系统的有效控制。
5.寿命与可靠性：恒压变量泵的寿命与可靠性直接影响系统的稳定性和使用寿命。
恒压变量泵应具有良好的密封性能、耐久性和耐磨性，以提高其使用寿命和可靠性。
通过上述分析，可以对恒压变量泵的性能进行评估和比较，在液压系统中选择合适的恒压变量泵，并进行系统设计和优化。
同时，定期检测和维护恒压变量泵，保证其性能和稳定性，延长使用寿命。
PCY恒压变量泵
PCY14-1B：斜盘式恒压变量柱塞泵-----型号说明PCY14-1B：斜盘式恒压变量柱塞泵-----结构剖视PCY14-1B：斜盘式恒压变量柱塞泵-----工作原理主体部分（参见结构剖）由传动轴带动缸体旋转，使均匀分布在缸体上的七个柱塞绕传动轴中心线转动，通过中心弹簧将柱滑组件中的滑靴压在变量头（或斜盘）上。
这样，柱塞随着缸体的旋转而作往复运动，完成吸油和压油动作。
这种变量型式的泵，输出压力小于调定恒压力时，全排量输出压力油，即定量输出，在输出油液的压力达到调定压力时，就自动地调节泵流量，以保证恒压力，满足系统的要求。
泵的输出恒压值，根据需要，在调压范围内可以无级调定，泵的结构见图6，该结构将输出的压力油同时通至变量活塞下腔和和恒压阀的控制油入口，当输出压力小于调定恒压力时，作用在恒压阀芯上的油压推力小于调定弹簧力，恒压阀处于开启状态，压力油进入变量活塞上腔，变量活塞压在最低位置，泵全排量输出压力油；当泵在调定恒压力工作时，作用在恒压阀芯上的油压推力等于调定弹簧力，恒压阀的进排油口同时处于开启状态，使变量活塞上下腔的油压推力相等，变量活塞平衡在某一位置工作，若液压阻尼（负载）加大，油压瞬时升高，恒压阀排油口开大、进油口关小，变量活塞上腔比较下腔压力降低、变量活塞向上移动，泵的流量减小，直至压力下降到调定恒压力，这时变量活塞在新的平衡位置工作。
反之，若液压阻尼（负载）减小，油压瞬时下降，恒压阀进油口开大，排油口关小，变量活塞上腔比较下腔油压升高，变量活塞向下移动，泵的流量增大，直至压力上升至调定恒压力。
PCY14-1B：斜盘式恒压变量柱塞泵-----系列规格在公称压力为31.5MPa下，还派生有1.25、5、13、16、32、100ml/r排量规格PCY14-1B：斜盘式恒压变量柱塞泵-----功率计算N=QP/(60η)(Kw ) 实际使用的电机功率Q——流量L/min(实际使用流量)P——压力MPa(实际使用压力)η——总效率可取0.85用户可按实际使用负荷照上列公式计算后选用电机。
恒压与恒功率变量泵
、恒压阀晋梁由封 配抽盘缸体| 柱塞/刻度盘 变量活塞娈童竟作 下法兰传刼轴 法兰盘 泵体 泵壳 回程盘-变童先PCT恒压变量动轴中心线转动，通过中心弹簧将柱滑组件中的滑靴压在变量头（或斜盘）上。
这样，柱塞 随着缸体的旋转而作往复运动，完成吸油和压油动作。
这种变量型式的泵， 输出压力小于调定恒压力时，全排量输出压力油， 即定量输出，在输出油液的压力达到调定压力时，就自动地调节泵流量，以保证恒压力，满足系统的要求。
泵的输出恒压值，根据需要，在调压范围内可以无级调定，泵的结构见图6，该结构将输出的压力油同时通至变量活塞下腔和和恒压阀的控制油入口，当输出压力小于调定恒压力时， 作用在恒压阀芯上的油压推力小于调定弹簧力，恒压阀处于开启状态， 压力油进入变量活塞上腔，变量活塞压在最低位置， 泵全排量输出压力油；当泵在调定恒压力工作时， 作用在恒 压阀芯上的油压推力等于调定弹簧力，恒压阀的进排油口同时处于开启状态，使变量活塞上下腔的油压推力相等，变量活塞平衡在某一位置工作，若液压阻尼（负载）加大，油压瞬时 升高，恒压阀排油口开大、进油口关小，变量活塞上腔比较下腔压力降低、变量活塞向上移动，泵的流量减小，直至压力下降到调定恒压力，这时变量活塞在新的平衡位置工作。
反之,若液压阻尼（负载）减小，油压瞬时下降，恒压阀进油口开大，排油口关小，变量活塞上腔 比较下腔油压升高，变量活塞向下移动，泵的流量增大，直至压力上升至调定恒压力。
液压原理符号10Q5010调压范围P (MP 弟 3175~云$主体部分（参见结构剖）由传动轴带动缸体旋转， 使均匀分布在缸体上的七个柱塞绕传YCY14-1B :斜盘式压力补偿变量（恒功率）柱塞泵 /马达结构剖视YCY14-1B :斜盘式压力补偿变量柱塞泵 /马达法兰盘传动轴 n儆艮活塞h1〜刻度盘 变量活塞h下法兰d.弹簧套 内弹賛卯弹賓g上4兰卜、封师V 限位s 钉回程盘喪量头就翩母II 1\口工作原理变量倚性曲线 櫃压原理符号5 812主体部分（参见结构剖）由传动轴带动缸体旋转， 使均匀分布在缸体上的七个柱塞绕传动轴中心线转动，通过中心弹簧将柱滑组件中的滑靴压在变量头（或斜盘）上。
恒压变量泵的节能_应用和发展
而负载又没有“保压”要求时 ,宜采用定量泵系统 ,虽然 这时也可采用恒压变量泵系统 ,但由于恒压变量泵价 格比定量泵贵 ,会使系统制造成本增高 ;
2) 在负载压力经常高于系统最高压力的 80 %时 , 宜采用恒压变量系统 ;
3) 在有“保压”和“限压”要求的系统中 ,从节能和 减少系统发热的角度 ,都必须采用恒压变量泵系统 ,以 下提供几个实例 。
恒压变量柱塞泵工作原理
恒压变量柱塞泵工作原理
恒压变量柱塞泵是一种流量可调的柱塞式泵，它的工作原理基于压力反馈控制。
恒压变量柱塞泵由一个柱塞和一个泵腔组成。
当柱塞推进时，泵腔的体积减小，压力增加，推动液体进入泵腔。
随着柱塞的退回，泵腔的体积增大，压力下降，液体被推出泵腔。
恒压变量柱塞泵通过调节柱塞的行程长度来控制流量。
当柱塞的行程长度较短时，泵腔的体积变化较小，流量较小；当柱塞的行程长度较长时，泵腔的体积变化较大，流量较大。
为了实现恒压控制，恒压变量柱塞泵还配备了一个压力反馈机构。
该机构会感知到泵出口的压力，并将信号传递给控制系统。
控制系统会根据压力反馈信号来调节柱塞的行程长度，以保持出口压力恒定。
总结起来，恒压变量柱塞泵的工作原理是通过调节柱塞的行程长度来改变泵腔的体积变化，从而控制流量。
压力反馈机构感知出口压力，并通过控制系统来调整行程长度，以保持出口压力恒定。
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• 张帅:对柱塞变量泵有了 更深入的认识， 为以后 工作奠定一个好的基础
• 孙永海:丰富了我们课外 相关知识的积累，更激发 了我们对所学知识具体应 用领域探索的欲望
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THANKS! 感谢
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恒压变量泵的仿真分析
小组成员：闫桂山 宋旭通 孙永海 张 帅
指导老师：权凌霄精品Fra bibliotek件目录
• 课题研究背景 • 恒压变量泵概况 • 工作原理分析
• 数学建模及设计计算 • SolidWorks三维建模 • AMESim仿真分析 • Matlab仿真分析 • 课题结论 • 心得体会
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课题研究背景
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恒压变量泵的改进和发展--第2代
第二代恒压变量泵克服了第一代 恒压变量泵的缺点 存在问题有： 1)泵变量机构和恒压阀内一些阻 尼设计存在缺陷，恒压特性容易 产生不稳定，特别是泵在小排量 保压时容易引发振荡。 2)缺少远程调压和其他变型的品 种。
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恒压变量泵的改进和发展--第3代
主要优点是噪声低，转速高、 自吸能力好、可靠性高、重 量轻。 第三代恒压变量泵的变量液 压原理其基本功能类似于溢 流阀。
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恒压变量泵的测绘
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SolidWorks三维建模
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SolidWorks二维图纸
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SolidWorks装配体爆炸视频
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工作原理分析
• 恒压变量泵由恒压阀，变量机构和泵主体 三部分组成。
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数学建模——静态特征方程
➢ 三通阀的流量方程 ➢ 控制阀芯力平衡方程 ➢ 变量活塞力平衡方程 ➢ 变量活塞阻尼间隙流量方程
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数学建模——动态数学模型
• 液压缸前腔连续方程 • 三通阀流量方程 • 三通控制阀芯的运动
微分方程
• 泵的理论流量方程 • 油泵输出压力特性
• 液压缸前腔连续方程 • 三通阀流量方程 • 三通控制阀芯的运动微分
方程
• 斜盘的力矩方程 • 变量活塞运动微分方程 • 柱塞腔压力 • 阻尼间隙流量方程
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设计计算——主要零部件设计
• 轴向柱塞泵主要性能参数确定
• 主要零部件设计 ：
➢
柱塞设计
➢
滑靴设计
➢
配油盘设计
➢
缸体设计
➢
柱塞回程机构设计
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设计计算——主要零部件受力分析
➢柱塞受力分析 ➢滑靴受力分析 ➢配油盘受力分析
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AMESim仿真分析
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电磁比例溢流阀电流信号
泵的出口压力曲线
塞向上运动，泵的排量减小，实现恒压变量。
• 主要缺点如下:
• 1)恒压阀装在下法兰里面，通用性较差
• 2)恒压阀制造工艺较复杂，制造成本较高， 泵价格较贵。
• 3)由于有常泄口，故能量损失大，特别在保 压系统中，系统容易发热。
• 4)恒压阀阀芯直径大，当泵变量时，容易引 起恒压特性不稳定，引发系统振荡。
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调压弹簧刚度的影响
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• 从上图可以得到不同Ks
值下系统压力的静、动 态响应特性指标：
在给定条件 下，调压弹簧刚度越大 ，上升时间越长，超调 越小；相反，调压弹簧 刚度越小，上升时间越 短，超调越大。
所做工作
• 了解了各种恒压变量泵的工作原理和控制策略，并对25ml/r 恒压变量泵主体结构及变量机构进行了设计和分析。进行了 AMEsim软件仿真分析，通过solidworks软件对恒压变量泵进 行了三维建模以及关键部件的二维图纸设计。
• 另外，小组成员积极拓展思路，对液压实验室PCY14-1B斜盘 式恒压变量柱塞泵进行了测绘以及三维动画仿真，对恒压变 量泵进行了数学建模和matlab仿真分析，研究了调定弹簧刚 度及泵转速等因素对其性能的影响。
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心得
• 闫桂山:充分的锻炼了自 己独立思考能力和团队协 作能力
• 宋旭通:使我懂得了理论 与实际相结合是很重要的
• 其变量控制方式是利用泵的出口压力作为反馈信 号，与调压弹簧调定值进行比较，然后再通过变 量机构的位置控制作用来调节泵的排量，使泵的 压力恒定。
• 系统压力由负载决定，而由恒压泵加于限定。
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恒压变量泵的改进和发展—第1代
第一代PCY14—1B 恒压变量泵
结构特点 • 1) 恒压阀不工作时，泵的排量最大 • 2)恒压阀为一独立部件 • 3)当恒压阀开启时，变量活塞上腔放油，变量活
• 我国的恒压变量泵噪声低、转速高、自吸能力好、可靠性高、重量轻等 优点。
恒压变量泵的国外研究现状
• 国外一些液压公司也有十分成熟的恒压变量泵可供选用，例如力士乐、 威格士、丹尼逊等。
• 主要优点为响应速度快、结构紧凑、工作可靠、重复性好、寿命长。
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恒压变量泵简介
• 恒压变量泵是通过调定调压弹簧设定工作压力、 改变斜盘倾角实现变量的，变量系统的被控对象 是斜盘组件，变量调节机构属于阀控缸式液压动 力机构。
恒压变量泵发展的背景
20世纪70年代初，世界上发生第一次石油危机。为了节省能源，恒压变量 泵应运而生。
恒压变量泵的国内研究现状
• 70年代中期，我国引进德国的1700轧机上已经大量应用力士乐公司的A1 系列恒压变量泵。
• 我国在1980年开始研制PCY恒压变量泵，到目前为止，我国PCY恒压变量 泵的发展已经经过了3代的历史。
泵的变量机构位移曲线
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泵的流量变化曲线
恒压变量泵的matlab仿真分析
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转速对系统性能的影响
(1)泵转速对动态特性的影响 • 泵转速越大，使系统的动作灵
敏提高，速度加快，同时泵转 速越大，出现超调量，甚至系 统会趋于不稳定，若泵转速太 小，又会使系统的动作缓慢。 (2)泵转速对稳态特性的影响 • 在系统稳定的情况下，泵转速 增大，稳态误差就会减少，以 此来提高控制精度。