DA阀液压泵及其系统调试

DA 阀是被安装在一款闭式柱塞泵上,见图 1 和图 2,赋予这款泵一种特殊的控制方式,我们称为 DA 控制。 DA 控制是一种与发动机转速相关的控制方式。通过 DA 阀芯能够产生一个与泵的转速成比例的先导压力,并通过一个方向控制阀或者比例阀进入伺服油缸,推动斜盘并改变液压泵的输出流向和流量,泵的方向控制阀或者比例阀由操作者操纵,控制方式有电控、液控或者手动机械连杆操纵。

本 期 导 读
【i专栏】N87:DA阀液压泵及其系统调试丨石景林

 

关键词:简介、结构说明、基本原理、公式、调试、测试。

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DA 阀是被安装在一款闭式柱塞泵上,见图 1 和图 2,赋予这款泵一种特殊的控制方式,我们称为 DA 控制。 DA 控制是一种与发动机转速相关的控制方式。通过 DA 阀芯能够产生一个与泵的转速成比例的先导压力,并通过一个方向控制阀或者比例阀进入伺服油缸,推动斜盘并改变液压泵的输出流向和流量,泵的方向控制阀或者比例阀由操作者操纵,控制方式有电控、液控或者手动机械连杆操纵。这款泵的液压系统是专门为驱动设备的行走而设计的,无需调节其他的阀来调节行驶速度,只要踏动油门踏板就可以任意控制设备的行驶速度。

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将 DA 泵和马达组成一个系统,见图 3, DA 系统的工作方式大致如下:加大油门 1,逐渐增加驱动变量柱塞泵转速,随转速增加,由补油泵通过 DA 阀会产生一个相应的先导控制压力,此控制压力推动变量泵的变量斜盘,从而使泵的排量增大,马达 4 的转速随之加快。

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DA 泵的工作原理如下:

图 4 和图 5 中,补油泵(1)输出流量q1 ,流量与转速相关,通过 DA 阀(2)输出两路,一路给系统正常补油使用,由溢流阀(5)限定压力p3,另一路即为DA 阀的调节输出的压力 p2,且压力p2=pst为先导压力,供给泵的伺服活塞用于变量,通过一个泵上自带的控制阀(3),可以是比例的、也可以是非比例的(开关阀),正反向供给伺服活塞(4),控制斜盘的正摆和反摆,图 5 中(3)为非比例电磁阀,a 得电,则 A 口得高压,b 得电,则 B 口得高压,使得泵的 A 口出油或 B 口出油,从而,实现马达的正反转,或者设备的前进和后退动作。

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阀的构成见图 7,主要功能元件包括:1–调节螺栓;2–初始压力弹簧;3–切换弹簧;4–主阀体;5–滑动阀芯;6–节流孔片;调节螺栓 1 的作用是调节初始压力弹簧 2 的预紧力,初始压力弹簧 2 的作用是与阀芯 5 的初始动作压力平衡力,切换弹簧 3 是用于越权控制排量,主阀体 4 是安装在泵的内部的安装体,滑动阀芯 5 是 DA 的主阀芯,节流孔片 6 是限制补油流量并产生压差推动阀芯工作的元件。

见图7, DA 阀里节流孔6两端的压降∆p1=p1-p0 取决于补油泵的流量,∆p1产生的推力Fv 会克服弹簧2的弹簧力,阀芯5就会向前移动,打开阀开口,产生先导压力p2 。考虑到阀芯5两端的压力作用面积比不一样,所以将连续移动,直到阀芯5在其两端的弹簧力、控制油路中的先导压力和节流孔压降∆p1 共同作用下达到平衡为止,此时输出的控制压力p2 为稳定的一个值。然后,打开控制阀,使得控制压力流入了液压泵输出方向控制阀,推动了斜盘,泵有了排量输出,这个使得斜盘产生初始摆动的压力p20 就是 DA 泵的流量起始压力。

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安装有 DA 阀的液压泵具有三个主要功能,分别是:

第一,发动机转速相关排量功能,相当于自动档驾驶车辆的功能;

第二,压力切断功能,当泵的压力达到设定的最大极限压力的时候,斜盘会回摆至中位,泵的排量接近为零,泵保持最大压力的输出,同时,排量为微小排量,接近于零;

第三,使用 DA 阀的泵具有恒功率功能,即是,泵的输出功率会在一定范围内可调,通过调节并锁定泵的设定,使得泵有一个稳定的功率输出,以适应原动机的功率。

一、泵的排量与发动机转速相关

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二、 DA 阀的起始点

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DA 阀集成在泵里,伺服活塞里的复位弹簧不同的压缩量所产生的力,对应于泵的排量从零到最大。 DA 泵的制造商规定了p2 在 5.5 bar-18 bar 之间,这意味着先导压力在 5.5 bar 时斜盘开始变量,而 DA 阀输出的先导压力(控制压力)达到 18 bar 时泵的排量达到最大。

在不同的弹簧初始压缩量, DA 阀上的不同的节流小孔下,如果系统的先导压力在 5.5 bar-18 bar,调试的时候可以这样做:

A: 弹簧 2 的压缩量决定了曲线的起始压力大小,而节流孔 6 的大小决定了曲线变化斜率,见图 6 中的曲线 2 和曲线 3,节流孔 6 越大,斜率越小,变化越慢,转速变化范围越大。

B: 调整弹簧 2 初始压缩量,可以决定斜盘变量的起始点,在节流孔,6 相同的前提下,两条曲线是完全平行的(曲线 2 和曲线 3)。弹簧预紧力小,说明弹簧松,阀的开口就大,先导口通过油量就大,先导压力就增高。

三、压力切断功能

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四、恒功率调节

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五、DA 泵的调试

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见图 16,为选框 A 的放大观察,可以看出,1 点的 AB 口的压力接近,为补油压力和低压腔压力,1 至 2 点应为怠速压力;2 点至 3 点的阶段为加速过程,直到压力达到 MPa55.0 ,可见压力有升高的迹象,说明斜盘有开启,流量开始增加,加载阀未改变,引起压力增高。

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见图 21,曲线 A、B、C 分别为系统压力、补油压力、先导压力,图中可以读出,系统压力 300bar 多,补油压力没有变化,比较稳定大约 32bar,先导压力随着转速的变化从 10bar 至 20bar。

六、DA 系统的立体考察

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曲线(1)上的点–加速车辆

在平原上加速的车辆,例如轮式装载机,在图中显示了特定的特征行驶路径。不同状态下的工作点有:

①静止时,发动机以低怠速运转。在这个阶段,DA 泵控制阀中位,保持零流量。

②轻轻踩下油门踏板会使发动机加速。DA 泵感应到发动机转速升高,产生足够的先导压力,打开斜盘,系统增压力。然而,由于车辆的摩擦,它还没有移动。

③车辆克服了各种阻力,开始移动。

④稳定地继续踩下油门踏板,可使发动机加速, n 继续增加。DA 泵不断增加其斜盘角度,从而增加流量。车辆加速。

⑤接近最大速度时,由于无需进一步加速,压力再次轻微降低。车辆只需要克服摩擦力。

曲线(2)上的点:车辆进入失速状态=压力切断模式

另一个典型的情况是车辆以中速行驶遇到阻力自动降速。例如,具有 DA 系统的装载机用铲子进入一堆砾石。

①以中速在平地上行驶需要足够的压力,提供必要的牵引力以克服所有阻力。

②接触第一块碎石会增加所需的牵引力。系统压力升高。同时,高压回程力使得DA 泵减少流量,以避免发动机过载。

③在碎石堆中充分铲装会进一步增加系统压力。发动机负荷增加。这种负载导致发动机转速降低。

④如果系统压力超过调定的极限压力(由液压元件的压力额定值给出),则 DA泵的压力切断功能会自动降低泵的流量。泵调整其排量以保持整个系统压力(即最大牵引力),但是流量小,速度低,而且,系统不发热。

 

曲线(3)上的点:车辆为爬坡状态

①在平地上以最大速度行驶的车辆:泵处于全排量并提供最大流量。所建立的压力水平对应于此操作条件下车辆的行驶阻力(滚动阻力、空气阻力)。

②进入斜坡会增加牵引力。这会增加液压系统压力。由于功率要求增加,柴油机出现凸耳。压力感应旋转总成根据增加的系统压力向后旋转并平衡液压和发动机功率。

总结,我们通过对 DA 阀和 DA 泵的结构原理的分析,解释了 DA 泵应有的三个功能,并给出了调试方法,最后用我们实测 DA 系统所得到的曲线得以印证三个功能的体现。总之,DA 阀所在的 DA 泵组成的系统可以适用于各种行走设备的驱动系统,具有自动档驾驶的功能,方便于操作。

 

系统了解下来,小伙伴们有什么收获?心得?欢迎留言说一说哦!

 

 

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  • 7536
    7536 2020年4月4日 15:05

    向石老师学习下,正在用DA控制的泵

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