一种比例变量泵控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及液压传动领域，尤其涉及一种比例变量泵控制装置及其控制方法。

背景技术

柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。

现有的柱塞泵有恒压变量柱塞泵和比例柱塞泵，恒压变量柱塞泵只能实现低压大流量和高压小流量之间的相互转换，不能根据设备对输出流量和压力的需求选择相应的比例控制，比例柱塞泵能够调节对系统压力和流量进行调节，但是比例柱塞泵的成本较高。

发明内容

本发明设计了一种比例变量泵控制装置及其控制方法，其解决的技术问题是现有的柱塞泵有恒压变量柱塞泵和比例柱塞泵，恒压变量柱塞泵只能实现低压大流量和高压小流量之间的相互转换，不能根据设备对输出流量和压力的需求选择相应的比例控制，比例柱塞泵能够调节对系统压力和流量进行调节，但是比例柱塞泵的成本较高。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种比例变量泵控制装置，包括恒压变量柱塞泵，所述恒压变量柱塞泵与比例调压机构连接，所述比例调压机构包括阀/泵控切换阀、先导比例溢流阀、阀控溢流阀和压力检测机构，所述压力检测机构用于检测比例变量泵控制装置回路输出压力并反馈给电控系统，所述阀/泵控切换阀用于切换先导比例溢流阀的控制回路，从而使比例变量泵控制装置处于泵控状态或阀控状态，当切换到泵控状态时，所述先导比例溢流阀控制所述恒压变量柱塞泵先导油压力，使所述恒压变量柱塞泵在达到设定压力时自动变量；当切换到阀控状态时，所述先导比例溢流阀控制所述阀控溢流阀先导油压力，调节比例变量泵控制装置输出压力。

进一步，当切换到泵控状态时，所述恒压变量柱塞泵在比例变量泵控制装置达到所述先导比例溢流阀预设的压力值之前全流量输出，在比例变量泵控制装置达到所述先导比例溢流阀预设的压力值后，自动变量最小流量输出，从而降低功率。

进一步，当切换到泵控状态时，所述阀控溢流阀承当安全阀作用，防止比例变量泵控制装置高压力过载。

进一步，当切换到阀控状态时，所述恒压变量柱塞泵输出流量恒定，输出压力通过所述压力检测机构反馈信号进行闭环控制，实现比例压力调节。

进一步，所述压力检测机构为压力传感器。

进一步，所述恒压变量柱塞泵与所述比例调压机构之间还设置有过滤器，用于过滤比例变量泵控制装置回路油液，保护液压元件。

进一步，所述比例调压机构还包括泄压阀，用于比例变量泵控制装置压力卸荷。

进一步，还包括蓄能器，所述蓄能器用于吸收液压脉冲，维持比例变量泵控制装置输出压力稳定。

进一步，所述比例变量泵控制装置外侧设置有设备外罩，所述设备外罩内设置有电控系统、油箱装置和冷却循环系统，所述恒压变量柱塞泵为恒压变量柱塞泵组。

一种比例变量泵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，启动恒压变量柱塞泵组的电机，电机运行稳定后，所述泄压阀得电，比例变量泵控制装置开始建立压力；

步骤二，选择泵控状态，设定比例变量泵控制装置输出压力值，通过压力传感器监测比例变量泵控制装置输出压力，当比例变量泵控制装置输出压力达到设定值之后，所述恒压变量柱塞泵组自动变量，降低输出功率，维持压力稳定；

或，选择阀控状态，设定比例变量泵控制装置输出压力值，通过压力传感器监测比例变量泵控制装置输出压力，当比例变量泵控制装置输出压力达到设定值之后，所述恒压变量柱塞泵组不变量，保持输出功率，维持压力和流量稳定；

步骤三，设备运行结束后，所述泄压阀失电，比例变量泵控制装置泄压，设备停机。

该比例变量泵控制装置及其控制方法具有以下有益效果：

本发明比例变量泵控制装置可为液压设备提供两种工况下的比例压力油源输出，压力实时可控；并且可根据设备对输出流量的需求，选择相应的比例泵控或比例阀控的控制模式，既能实现输出压力的比例调节，又能实现恒压模式下的变量节能，可适用于各种复杂的液压油源动力需求，在实现性能需求的同时，还能达到节能的目的；同时该比例变量泵控制回路采用普通恒压变量柱塞泵和普通液压元件组合成高性能的比例变量柱塞泵，大大降低的设备成本，经济实用，性能可靠。

附图说明

图1：本发明比例调压机构正视图；

图2：本发明比例调压机构俯视图；

图3：本发明比例变量泵控制装置正视图；

图4：本发明比例变量泵控制装置侧视图；

图5：本发明比例变量泵控制装置俯视图；

图6：本发明比例变量泵控制装置控制回路示意图。

附图标记说明：

1—油路集成块；2—过滤器；3—单向阀；4—泄压阀；5—阀/泵控切换阀；6—先导比例溢流阀；7—蓄能器；8—阀控溢流阀；9—压力传感器；10—温度传感器；11—出口球阀；12—恒压变量柱塞泵；13—比例调压机构；14—电控系统；15—设备外罩；16—油箱装置；17—冷却循环系统。

具体实施方式

下面结合图1至图6，对本发明做进一步说明：

如图3至图5所示，一种比例变量泵控制装置，包括设备外罩15，设备外罩15内设置有恒压变量柱塞泵12、比例调压机构13、电控系统14、油箱装置16和冷却循环系统17。

设备外罩15上设置有电控系统14的操作界面，恒压变量柱塞泵12为恒压变量柱塞泵组，另外，也可以使用其他柱塞泵。

如图6所示，恒压变量柱塞泵12通过单向阀3与比例调压机构13连接，恒压变量柱塞泵12与比例调压机构13之间还设置有过滤器2，过滤器2为高压滤油器，用于过滤比例变量泵控制装置回路油液，保护液压元件。

如图1和图2所示，比例调压机构13包括油路集成块1，油路集成块1上设置有单向阀3、泄压阀4、阀/泵控切换阀5、先导比例溢流阀6、蓄能器7、阀控溢流阀8、压力检测机构、温度传感器10和出口球阀11。压力检测机构为压力传感器9，压力传感器9用于检测比例变量泵控制装置回路输出压力并反馈给电控系统14，阀/泵控切换阀5用于切换先导比例溢流阀6的控制回路，从而使比例变量泵控制装置处于泵控状态或阀控状态，这两种状态可根据用户使用的工况条件来选择切换，适用于不同的液压输出要求。

当切换到泵控状态时，先导比例溢流阀6控制恒压变量柱塞泵12先导油压力，通过先导比例溢流阀6预设比例变量泵控制装置输出压力值，压力传感器9用于检测比例变量泵控制装置回路输出压力并反馈给电控系统14，恒压变量柱塞泵12在比例变量泵控制装置达到先导比例溢流阀6预设的比例变量泵控制装置输出压力值之前全流量输出，在比例变量泵控制装置达到先导比例溢流阀6预设的比例变量泵控制装置输出压力值后，恒压变量柱塞泵12自动变量最小流量输出，从而降低功率，此时阀控溢流阀8承当安全阀作用，防止比例变量泵控制装置高压力过载；

当切换到阀控状态时，先导比例溢流阀6控制阀控溢流阀8先导油压力，调节比例变量泵控制装置输出压力，恒压变量柱塞泵12维持全流量输出，先导比例溢流阀6控制阀控溢流阀8承担比例变量泵控制装置溢流阀作用来调节比例变量泵控制装置输出压力，并提供持续稳定的最大流量输出，输出压力通过压力传感器9反馈信号进行闭环控制，实现比例压力调节。

泄压阀4用于比例变量泵控制装置压力卸荷，蓄能器7用于吸收液压脉冲，维持比例变量泵控制装置输出压力稳定，泄压阀4和阀/泵控切换阀5均为电磁阀。

一种比例变量泵控制方法，包括以下步骤：

步骤一，启动恒压变量柱塞泵组的电机，电机运行稳定后，泄压阀4得电，比例变量泵控制装置开始建立压力；

步骤二，选择泵控状态，设定比例变量泵控制装置输出压力值，通过压力传感器9监测比例变量泵控制装置输出压力，当比例变量泵控制装置输出压力达到设定值之后，恒压变量柱塞泵组自动变量，降低输出功率，维持压力稳定；

或，选择阀控状态，设定比例变量泵控制装置输出压力值，通过压力传感器9监测比例变量泵控制装置输出压力，当比例变量泵控制装置输出压力达到设定值之后，恒压变量柱塞泵组不变量，保持输出功率，维持压力和流量稳定；

步骤三，设备运行结束后，泄压阀4失电，比例变量泵控制装置泄压，设备停机。

本发明的工作原理如下：

启动恒压变量柱塞泵组的电机，电机运行稳定后，泄压阀4得电，比例变量泵控制装置开始建立压力，普通恒压变量柱塞泵输出的液压油经过过滤器2进入比例调压机构13；

切换阀/泵控切换阀5，选择阀控状态，此时阀/泵控切换阀5通过A通路控制阀控溢流阀8，B通路断开，恒压变量柱塞泵组维持全流量输出，先导比例溢流阀6控制阀控溢流阀8承担比例变量泵控制装置溢流阀作用来调节比例变量泵控制装置输出压力，输出压力通过压力传感器9反馈信号进行闭环控制，实现比例压力调节；

切换阀/泵控切换阀5，选择泵控状态，此时阀/泵控切换阀5通过B通路控制阀控溢流阀8，A通路断开，通过先导比例溢流阀6预设比例变量泵控制装置输出压力值，压力传感器9用于检测比例变量泵控制装置回路输出压力并反馈给电控系统14，恒压变量柱塞泵12在比例变量泵控制装置达到先导比例溢流阀6预设的比例变量泵控制装置输出压力值之前全流量输出，在比例变量泵控制装置达到先导比例溢流阀6预设的比例变量泵控制装置输出压力值后，恒压变量柱塞泵12自动变量最小流量输出，从而降低功率。

其中，A通路连通阀/泵控切换阀5和阀控溢流阀8，B通路连通恒压变量柱塞泵12和出口球阀11和阀控溢流阀8

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。