一種用于泵排放壓力控制的電動(dòng)液壓控制設(shè)計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明通常涉及液壓技術(shù)，尤其涉及一種液壓操作的活塞泵。
【背景技術(shù)】
[0002] 液壓液體用于在多種機(jī)器中產(chǎn)生有用功。為了提供液壓液體來驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)缸或發(fā)動(dòng) 機(jī)，通常在機(jī)器上設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)液壓泵，該液壓泵由機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類泵可采用 多種不同形式設(shè)置，其中軸向活塞泵是一個(gè)常用實(shí)施例。采用軸向活塞泵，發(fā)動(dòng)機(jī)可旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)中心筒體或中心塊。所述筒體包括多個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸適于接受往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。在從 動(dòng)端，活塞中的每個(gè)樞轉(zhuǎn)地以及滑動(dòng)地與相對(duì)于汽缸筒體的有角度地定位的擋板接合。在 每個(gè)汽缸的工作端，設(shè)置了具有兩個(gè)或兩個(gè)以上進(jìn)口和出口的閥板。在操作的進(jìn)入階段，液 壓流體通過所述閥板的進(jìn)口，并且進(jìn)入旋轉(zhuǎn)筒體的汽缸。在筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生汽缸的抽取或 填充，并且靠近進(jìn)口的筒體的活塞從上死點(diǎn)位置移動(dòng)到下死點(diǎn)位置。筒體的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)口的 尺寸使得，一旦活塞到達(dá)其下死點(diǎn)位置時(shí)，筒體旋轉(zhuǎn)斷開與閥板的進(jìn)口的連接。當(dāng)活塞從下 死點(diǎn)位置移動(dòng)到上死點(diǎn)位置時(shí)，筒體的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)使汽缸（此時(shí)完全被液壓液體填充）產(chǎn) 生液流。在從下死點(diǎn)移動(dòng)到上死點(diǎn)的移動(dòng)中，汽缸放置在與閥板的出口的連接中，使得可從 泵傳送液壓液體以提供有用功，例如上述工具的驅(qū)動(dòng)、工作臂、發(fā)動(dòng)機(jī)等。
[0003] 許多用途需要液壓泵壓力控制。例如，液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可要求達(dá)到最大速度的 可變速度，而不需要在該最大速度之外繼續(xù)增大速度。理想的方式是，最大速度應(yīng)該可以根 據(jù)環(huán)境或其他條件設(shè)定。
[0004] 在采用液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速度控制的應(yīng)用中，有兩種主要的結(jié)構(gòu)體系，第一種結(jié)構(gòu)體 系是采用負(fù)載傳感泵的泵壓力控制，該負(fù)載傳感泵具有電液壓機(jī)械壓力控制電力路，可產(chǎn) 生負(fù)載傳感信號(hào)，以及第二種體系結(jié)構(gòu)是一種排量控制泵。前一種體系結(jié)構(gòu)以美國專利申 請(qǐng)2004/0261407為代表，該專利與本發(fā)明屬于同一發(fā)明人?？邕^控制負(fù)載傳感控制閥的極 限壓力可調(diào)節(jié)泵排放壓力（大約是負(fù)載傳感壓力加上極限壓力）。除了外部的電控制環(huán)，該 控制涉及兩個(gè)液壓機(jī)械環(huán)、用于負(fù)載傳感壓力的壓力控制環(huán)、用于泵排放壓力的壓力控制 環(huán)。這三個(gè)控制環(huán)可造成系統(tǒng)失去穩(wěn)定性。電液壓機(jī)械壓力控制電路增加成本并降低控制 系統(tǒng)的可靠性。進(jìn)一步地，在控制電子學(xué)中，沒有具體的故障模型，因而故障可使系統(tǒng)處于 未知狀態(tài)。
[0005] 在后一種使用排量控制泵的體系結(jié)構(gòu)中，風(fēng)扇系統(tǒng)的速度由泵流量直接控制，而 與泵排放壓力無關(guān)。由于對(duì)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩（泵排放壓力）的不敏感性，排量控制泵可不必 要地在發(fā)動(dòng)機(jī)上施加高負(fù)載。而且，因?yàn)樵擄L(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有大的慣性，排量控制泵可暴露 在低的泵排放壓力下，低的泵排放壓力可損壞泵和/或相關(guān)液壓系統(tǒng)的其他組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種液壓風(fēng)扇系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置用于可變排 量操作的液壓泵，并且包括控制液壓泵的排放的擋板、泵的排放信號(hào)通道、與擋板聯(lián)接的在 沖程致動(dòng)器（on-stroke actuator)，當(dāng)在沖程致動(dòng)器前進(jìn)時(shí)，將擋板的角度增大以增加排 放信號(hào)通道處的壓力。在沖程致動(dòng)器也聯(lián)接到排放信號(hào)通道。系統(tǒng)還包括聯(lián)接到擋板的去 沖程致動(dòng)器（de-stroke actuator)，當(dāng)去沖程致動(dòng)器前進(jìn)時(shí)，將擋板的角度減少以減少排 放信號(hào)通道處的壓力，還包括聯(lián)接到在沖程致動(dòng)器、液壓泵的去沖程致動(dòng)器，以及槽的控制 閥?？刂崎y可包括響應(yīng)排放信號(hào)通道上的壓力改變的閥芯并且是可操作的：1)在第一位置 上，將去沖程致動(dòng)器連接到槽，2)在第二位置上，從排放信號(hào)通道和槽兩者中分離去沖程致 動(dòng)器，3)在第三位置上，將去沖程致動(dòng)器連接到排放信號(hào)通道。閥芯適于通過從第一位置向 第二位置到第三位置連續(xù)地移動(dòng)來響應(yīng)排放信號(hào)通道中的壓力的增加。控制閥還包括使閥 芯向第一位置偏置的彈簧以及安裝在彈簧對(duì)面的螺線管，螺線管提供了使閥芯向第三位置 偏置的可設(shè)定的力。最后，系統(tǒng)還包括液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，該液壓發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇葉片，該液壓發(fā) 動(dòng)機(jī)聯(lián)接到液壓泵并且具有與液壓泵的排放信號(hào)通道處的壓力對(duì)應(yīng)的速度。
[0007] 在另一個(gè)實(shí)施例中，與可變排量液壓泵同時(shí)使用的液壓控制系統(tǒng)具有擋板，其中 擋板角度由相對(duì)沖程致動(dòng)器控制，并且可包括以液壓方式聯(lián)接到去沖程致動(dòng)器、泵的排放 信號(hào)通道以及槽的控制閥，其中，排放信號(hào)通道也聯(lián)接到在沖程致動(dòng)器，控制閥的閥芯按以 下方式可操作的控制：1)在第一位置上，將去沖程致動(dòng)器連接到槽，2)在第二位置上，從排 放信號(hào)通道和槽兩者中釋放去沖程致動(dòng)器，3)在第三位置上，將去沖程致動(dòng)器連接到排放 信號(hào)通道，閥芯適于通過從第一位置向第二位置到第三位置連續(xù)移動(dòng)來響應(yīng)排放信號(hào)通道 中的壓力增加。壓力控制系統(tǒng)還包括使閥芯向第一位置偏置的彈簧以及安裝在彈簧對(duì)面的 擋板，彈簧提供了使閥芯向第三位置偏置的可設(shè)定的力。
[0008] 在又一實(shí)施例中，操作液壓風(fēng)扇的方法可包括，在第一操作模式下，經(jīng)由液壓風(fēng)扇 提供可變的冷卻，液壓風(fēng)扇在與發(fā)動(dòng)機(jī)的速度（直至發(fā)動(dòng)機(jī)的閾值速度）成正比的速率下 操作，以及在第二操作模式下，對(duì)于超過發(fā)動(dòng)機(jī)的閾值速度的任一發(fā)動(dòng)機(jī)速度，通過在固定 速率下操作的液壓風(fēng)扇提供持續(xù)冷卻。所述方法包括調(diào)節(jié)施加到液壓控制閥的螺線管的 力，以設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)的閥值速度。
【附圖說明】
[0009] 圖1是液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
[0010] 圖2表示一個(gè)示例性實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和液壓風(fēng)扇速度的對(duì)比圖。
[0011] 圖3是在第一狀態(tài)下的壓力控制系統(tǒng)圖。
[0012] 圖4表示在第二狀態(tài)下的壓力控制系統(tǒng)圖。
[0013] 圖5表示在第三狀態(tài)下的壓力控制系統(tǒng)圖。
[0014] 圖6表示操作壓力控系統(tǒng)的示例性方法的實(shí)施例的流程圖。
[0015] 圖7表示采用圖3的壓力控制系統(tǒng)的液壓風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)泵的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 液壓風(fēng)扇系統(tǒng)通常采用液壓發(fā)動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇。在本實(shí)施例中，由于驅(qū)動(dòng) 泵的排放壓力，液壓風(fēng)扇控制可采用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的和風(fēng)扇轉(zhuǎn)矩的函數(shù)模式。風(fēng)扇上的扭矩 損失主要來自摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失和其風(fēng)力影響的轉(zhuǎn)矩?fù)p失，其中，摩擦轉(zhuǎn)矩包括庫倫摩擦轉(zhuǎn)矩 和粘性摩擦轉(zhuǎn)矩。摩擦轉(zhuǎn)矩可表示為：
[0017] Tf= c cfPp+cvd〇F (I)
[0018] 其中，Cci是庫倫摩擦常數(shù)，Cvd是粘性阻尼系數(shù)。W f是風(fēng)扇速度，而Pp是泵排放壓 力。應(yīng)注意，摩擦轉(zhuǎn)矩與泵排放壓力和風(fēng)扇速度有關(guān)。該風(fēng)力影響的轉(zhuǎn)矩?fù)p失可表示為：
[0019] Tw = CwiGTp ( 2 )
[0020] 其中，Cwd是由風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)決定的常數(shù)。該風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來自液壓發(fā) 動(dòng)機(jī)，可用以下方程表示：
[0021] Tm= P pDm n t；m (3)
[0022] 其中，n t;D1是發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩效率。示風(fēng)扇和發(fā)動(dòng)機(jī)慣性的動(dòng)量，則用牛 頓定律表示的風(fēng)扇的動(dòng)力方程為：
[0023] PP- c'.Ju「- c JtyT = JF(0「 ( 4 )<