变量泵回路 是一种采用变量液压泵作为液压动力源的液压系统回路，该回路的泵可以根据系统需求自动调整流量或压力，从而在满足负载需求的同时节约能源，提高系统效率。与定量泵相比，变量泵能够显著减少无用功率的损耗，并且适用于复杂控制要求和高效率的液压系统。
变量泵回路的特点
- 流量可调整：
- 变量泵通过控制泵的斜盘倾角、排量机构或其他调节机构来调节输出流量。
- 压力调节能力强：
- 变量泵通常结合控制回路，实现压力自动调节，尤其适用于负载变化较大的场景。
- 高效节能：
- 根据负载需求提供所需流量和压力，避免液压油的浪费。
- 紧凑的系统设计：
- 省去了定量泵系统中部分阀类元件（如调速阀、节流阀等），简化回路设计。
- 闭环与开环控制：
- 可以通过机械、液压或电子信号实现对变量泵的闭环或开环控制，以满足各种控制要求。
变量泵回路种类
变量泵的回路根据其实现的控制功能和工作模式，主要可以分为以下几种：
1. 定差减压变量泵回路
- 在回路中，变量泵保持压力差恒定，提供稳定的流量。
- 特点：
- 通过一个减压阀对压力差进行控制，广泛适用于加工精度要求高的系统。
- 应用：
- 数控机床中的进给液压系统。
2. 恒压变量泵回路
- 变量泵自动调节流量以维持系统压力恒定。
- 特点：
- 系统通过压力平衡控制排量，特别适合于系统压力基本恒定、负载流量变化大的场景。
- 应用：
- 工程机械、起重设备液压系统。
3. 恒流变量泵回路
- 泵自动调节排量以维持系统输出流量恒定，而压力随负载变化。
- 特点：
- 输出流量恒定，适合要求稳定输出流量的场合。
- 应用：
- 液压打桩设备，注塑机液压系统。
4. 负载传感变量泵回路
- 通过监测系统负载的压力信号，变量泵输出与负载需求相匹配的油液流量和压力。
- 特点：
- 能实时感知负载压力的变化，精准调整流量以避免溢流或多余功率损失。
- 应用：
- 精密加工液压系统、挖掘机等变负载工作系统。
5. 双泵变量复合回路
- 同时采用变量泵和定量泵，结合两种泵的优势输出流量和压力。
- 特点：
- 在低速或高负载时，变量泵提供高压能量；在需求高流量时，定量泵输出额外的流量。
- 应用：
- 需要多工况切换的场合，例如工程机械。
6. 力矩控制变量泵回路
- 通过实时调节变量泵的排量，使泵的输出转矩与电机的能力相匹配。
- 特点：
- 有效防止液压泵运行过载。
- 应用：
- 电动液压驱动系统。
变量泵回路的关键组成部分
- 变量泵：
- 系统的核心，用于产生可变流量或压力的液压油。
- 常见变量泵类型包括轴向柱塞泵、叶片泵等。
- 压力控制装置：
- 通过控制变量泵的排量实现压力调节，例如恒压控制器、压力补偿器。
- 流量控制装置：
- 控制变量泵的流量输出，使其与负载需求匹配。
- 信号采集装置：
- 如压力传感器、位移传感器，通过监测系统运行状况提供控制信号。
- 控制回路：
- 可以是液控、机械控制或电控，根据外界调整变量泵的排量。
- 电控结合 PLC 或比例阀的场景尤为常见。
变量泵回路的工作模式
恒压工作模式
- 在这一模式下，变量泵会自动调节其排量以维持系统所需的恒定压力。
- 应用场景：
- 适合在压力变化不大，但流量有较大波动的场景中使用。
压力补偿模式
- 在负载发生变化时，变量泵保持补偿压力，排量随负载压力增加而减少。
- 应用场景：
- 需要精准负载匹配的情境，例如自动化生产线。
负载传感模式
- 变量泵会根据负载反馈信号实时调整排量，保证液压系统的能量利用率最高。
- 应用场景：
- 在挖掘机等负载变化大的机械设备中较为普遍。
变量泵回路的优缺点
优点：
- 节能高效：
- 根据负载需求输出流量，减少压力过高导致的能量损失，提高系统效率。
- 适应性强：
- 可针对不同负载需求自动调整压力或流量，适合多变工况。
- 降低油温：
- 由于减少了无效溢流，油液的发热量降低，减少了冷却的需求。
- 减少元件磨损：
- 输出能量与负载匹配，整体运行更加平稳。
缺点：
- 成本较高：
- 变量泵的制造成本、维护成本都较定量泵高。
- 结构复杂：
- 变量泵附带多个控制元件（如压力补偿器、信号阀等），需要精密调试与维护。
- 可靠性问题：
- 控制机构故障可能影响正常工作的稳定性。
变量泵回路的典型应用
- 工程机械：
- 如挖掘机、推土机、吊车等，利用变量泵回路根据负载动态调节压力和流量。
- 注塑行业：
- 注塑机对锁模、射胶等要求不同阶段压力精确控制，变量泵可满足此需求。
- 机床行业：
- 数控机床中的进给系统和夹紧装置需要使用变量泵回路精确控制压力。
- 冶金设备：
- 在轧机、压机中，变量泵回路用来对高压液压缸或连续动作提供稳定动力。
- 液压测试台：
- 为测试设备实时提供符合测试需求的动态压力和流量。
总结
变量泵回路是现代液压系统的重要组成部分，其灵活调节输出流量和压力的能力，为节能和高效液压应用提供了理想解决方案。在实际应用中，根据不同负载需求配置适合的变量泵回路，可以显著提高系统效率，节约能源，并满足多工况下的复杂液压控制需求。
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