【第五章】
静液压驱动功率
传输元件的典型构造
了解数控配流的径向柱塞式
变量液压元件的构造
智能化快速发展的形势下，电子技术渗入液压领域不仅改善了静液压驱动装置等液压设备调节性能，也为液压元件进一步降低成本提供了技术前提。
如果说在20世纪70-80年代间人们主要是在变量泵上集成各种各样的液压阀来满足不同的控制要求的话，那么从90年代开始，在同样的泵上集成的却是越来越多的电子传感器和电液转化器件甚至直接用数控电磁阀取代结构复杂的配流装置。
让我们继续研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第五章：静液压驱动功率传输元件的典型构造。了解数控配流的径向柱塞式变量液压元件的构造
动作原理 Artemis DDP/DDM型数控配流径向柱塞液压泵/马达的横截面和工作过程示于图5-49a和b。 图中壳体上用于容纳柱塞缸副的6个径向通孔的外端，各设有一个与壳体内公共高压油腔连通的径向动作的高压油口电磁阀 而设于切线方向的另一个低压油口电磁阀则与公共低压油腔连通，高低压油口电磁阀共同组成了数控配流装置的执行部件。 6个空心柱塞的下端（内端）可在作为主轴的曲轴曲柄轴颈上滑转，套在柱塞外的缸套的球面顶端则贴合压紧在高压电磁阀的外壳的球窝里。 图4- 5 数控配流柱塞泵的结构原理简图 1 低压油口电磁阀 2 高压油口电磁阀 3 壳体 4 缸套 5 柱塞 6 曲柄 7曲轴 8 曲轴转角传感器 9 数控调节装置 与电力传动中功率传输元件的发展方向相类似，静液压驱动元件也在逐渐将控制部件（如配流装置）与受力的运动转化部件（如柱塞缸和曲轴）分离开来设置，越来越多地体现出电子“神经”和液压“肌肉”的分工模式。 结构和工作过程 按照图4- 5所示的动作原理，这些电磁阀的启闭由数字电子装置根据人工或自动设定的控制指令和设于泵轴上的传感器测出的转角相位信号控制 但同一柱塞缸副的高低压油口电磁阀只能交替开启，而柱塞缸副仅在高压电磁阀开启时做功，其余时间则由于低压油口电磁阀的开启与油箱或低压蓄能器连通而被卸载。 改变在主轴每旋转一圈的时间内各缸配流电磁阀组的高低压油口开启时间的比例和对应转角相位，即可连续调节柱塞缸副的有效行程，进而改变了元件的实时排量。 图示元件的高低压通道被制成不对称的，因此作为液压泵使用时，高低压油口是确定的，而且不随主轴旋转方向改变。 作为液压马达使用时，则通过配流阀开启顺序的调节，无需改变油口压力方向即可经过静止状态的中立位置连续改变主轴转向和转速。 然而利用这种配流原理同样可以设计出压力和转向都对称的双向变量泵和双向变量马达。 c d 图5-49 Artemis DDP/DDM数控配流径向柱塞元件的结构和工作过程 a) 工作状态，红色为高压腔，绿色为低压腔 b) 排量为零的全卸载“自由轮”状态 c) 高低压油口电磁阀配流的细节；红色和绿色柱塞缸分别通高低压油腔 d) 低压油口电磁阀实物。 1 低压油口电磁阀 2 高压油口电磁阀 3 柱塞缸筒 4 柱塞 5 曲柄 
图5-49c和d示出高低压油口配流电磁阀的一些结构细节。 二者都是密封性能良好的常开型锥阀，由阀内所设的永久磁铁产生的恒定磁力维持常开状态，线圈通电时关闭。 这种高速电磁阀的启闭响应时间只需几毫秒。 一台 Artemis DDP 数控配流变量泵的结构模型和部分分解部件示于图5-49。 总体的感觉是这种元件的机械结构并不复杂，零件数量也不多。 这在很大程度上是应为传统柱塞泵上的比较复杂精密的配流和变量部件已被电磁阀所取代。
图5-50 Artemis DDP 数控配流变量泵的结构模型 左)以及实物零部件分解实例 右) 图示DDP元件排量为96mL/r，图的上中为一个完整的Artemis DDP元件总成，其余为部分分解的零部件。左下为电控配流阀的部件，右上为数控装置的电子线路板。对照左中的火柴盒可对其结构尺寸有个大致的概念 图4-21 Artemis DDM数控配流液压马达的实测效率特性曲线 该元件总效率超过95%的范围很大，并一直延伸到低速区
图4-29 数控配流变量液压泵DDP与斜轴型和斜盘型柱塞泵总效率随转速变化的对照比较 a) 全排量工况 b) 20%排量工况 测试条件：系统压力30MPa，最大输入功率175kW 图4-30 恒定转速下数控配流变量液压泵DDP与斜轴型和斜盘型柱塞泵总效率随变排比变化的对照比较 测试条件：转速 1500r/min，系统压力30MPa 除了具有相当简约的机械结构以外，从图4-21、29和30及许多文献中都可看出 Artemis 研制的数控配流的液压泵和马达的重大进步是元件的总效率峰值和高效区都有了显著的改善 尤其是在部分排量时效率的下降程度明显要低于传统结构的柱塞式变量元件。 效率的改善主要得益于以下一些因素：
1 由数控电磁铁启闭的配流阀开启时的流道截面宽敞且不随主轴转角变化，阻力损失很小；而关闭时密封严密确实，高低压腔完全隔离，泄漏量极微。彻底解决了端面配流和轴配流等传统机械关联型配流装置在高低压过渡区进出窗口阻力大、且泄漏严重的老大难问题。 2 实际产品采用的类似于SAI型（图5-46）和Calzoni型（图4-26）径向柱塞马达的摆动缸体的结构，高压液柱直接作用于曲轴的偏心轴颈表面，柱塞缸副的主要功能是密封液柱，运转中柱塞和缸筒之间的侧向力很小，是降低机械损失的一个重要因素。 3 在部分排量时，处于非有效行程状态的柱塞缸始终与回路低压侧连通，与高压腔完全隔离，有效地降低了柱塞缸的泄漏以及柱塞和缸筒、柱塞与曲轴之间的滑摩功，对于提高容积效率和机械效率都大有裨益。 Artemis的数控配流元件 的重大进步有哪些？ 
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：第56课 I 了解数控配流的径向柱塞式变量液压元件的构造
原创文章，作者：iHydrostatics静液压，如若转载，请注明出处：https://www.ihydrostatics.com
