水泵功能的液壓回路設(shè)計(jì)拓展之分析
2018-04-30 17:05:31
例如，在泵上直接安裝控制（control)閥(Control valve)，可省去泵與方向閥之間管路，從而控制了成本。較少管件及連接件可最大化減少泄漏，從而提高工作可靠性。而且泵本身安裝閥可降低回路的循環(huán)壓力，提高其工作性能。下面是一些可提高水泵基本功能的回路，其中有些是實(shí)踐證明可行的基本回路，而有些則屬創(chuàng)新研究。
卸載回路
卸載元件將在大流量泵與小功率單泵結(jié)合起來。液體從兩個(gè)泵的出口排出，直至達(dá)到預(yù)定壓力和(或)流量。這時(shí)，大流量泵便把流量從其出口循環(huán)到入口，從而最大化減少了該泵對系統(tǒng)(system)的輸出流量，即將泵的功率減少至略高于高壓部分工作的所需值。流量降低的百分比取決于此時(shí)未卸載排量占總排量的比率。組合或螺紋聯(lián)接卸載閥減少乃至消除了管路、孔道和輔件及其它可能的泄漏。
最簡單的卸載元件由人工操縱。上海凱泉如安裝過高，則不吸水；此外，由于山區(qū)比平原大氣壓力低，因此同一臺水泵在山區(qū)，特別是在高山區(qū)安裝時(shí)，其安裝高度應(yīng)降低，否則也不能吸上水來。彈簧使卸載閥接通或關(guān)閉，當(dāng)給閥一操縱信號時(shí)，閥的通斷狀態(tài)好被切換。杠桿或其它機(jī)械機(jī)構(gòu)是操縱這種閥的最簡單方法。
導(dǎo)控(氣動或液壓)卸載閥是操縱方式的一種改進(jìn)，因?yàn)榇祟愰y可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。其最大的進(jìn)展是采用電氣或電子開關(guān)控制的電磁閥(magnet valve )，它不僅可用遠(yuǎn)程控制，而且可用微機(jī)自動控制，通常認(rèn)為這種簡單的卸載技術(shù)是應(yīng)用的最佳情況(Condition)。
人工操縱卸載元件常用于為快速動作而需大流量及快速動作而需大流量及為精確控制而減少流量的回路，例如快速伸縮的起重臂回路。圖1所示回路的卸載閥無操縱信號作用(左位)時(shí)，回路一直輸出大流量。對于常開閥，在常態(tài)下回路將輸出小流量。
壓力傳感卸載閥是最普遍的方案(fāng àn)。彈簧作用使卸載閥處于其大流量位置(左位)?；芈穳毫_(dá)到溢流閥預(yù)調(diào)值時(shí)，溢流閥開啟，卸載閥在液壓和作用下切換至其小流量位置(右位)。壓力傳感卸載回路多用于行程中需快速、行程結(jié)束時(shí)需高壓低速的液壓缸供液。壓力傳感卸載閥基基本上是一個(gè)達(dá)到系統(tǒng)(system)壓力即卸的自動卸載元件，普遍用于測程儀分裂器和液壓虎鉗中。
流量傳感卸載回路中的卸載閥也是由彈簧將其壓向大流量位置(左位)。該閥中的固定節(jié)流孔尺寸按設(shè)備的發(fā)動機(jī)最佳速度所需流量確定。若發(fā)動機(jī)速度超出此最佳范圍(fàn wéi)，則節(jié)流小孔壓降將增加，從而將卸載閥移位至小流量位置(右位)。因此大流量泵相鄰的元件做成可對最大流量節(jié)流的尺寸，故此回路能耗少、工作平穩(wěn)且成本低。這種回路的典型應(yīng)用是，限定回路流量達(dá)最佳范圍以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，或限定機(jī)器高速行駛期間的回路壓力。常用于垃圾運(yùn)載卡車等。
壓力流量傳感卸載回路的卸載閥也是由彈簧壓向大流量位置(左位)，無論達(dá)到預(yù)定壓力還是流量，都會卸載。設(shè)備在空轉(zhuǎn)或正常工作速度下均可完成高壓工作。此特性減少了不必要的流量，故降低了所需的功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）。因?yàn)榇朔N回路具有較寬的負(fù)載和速度變化范圍，故常用于挖掘設(shè)備。
具有功率綜合的壓力傳感卸載回路，它由兩組略加變化的壓力傳感卸載泵組成，兩組泵由同一原動機(jī)驅(qū)動，每臺泵接受另一卸載泵的導(dǎo)控卸載信號。此種傳感方式方法稱之為交互傳感，它可使一組泵在高壓下工作而另一組泵在大流量下工作。兩只溢流閥可按每個(gè)回路特殊的壓力調(diào)整，以使一臺或兩臺泵卸載。此方案(fāng àn)最大化減少了功率需求，故可采用小容量價(jià)廉原動機(jī)。
負(fù)載傳感卸載回路。當(dāng)主控閥的控制（control)腔(下腔)無負(fù)載傳感信號時(shí)，泵的所有流量經(jīng)閥1、閥2排回油箱;當(dāng)給此控制閥(Control valve)施加負(fù)載傳感信號時(shí)，泵向回路供液;當(dāng)泵的輸出壓力超過負(fù)載傳感閥的壓力預(yù)定值時(shí)，泵僅向回路提供工作流量，而多余流量經(jīng)閥2的節(jié)流位置(上位)旁通回油箱。
帶負(fù)載傳感元件的水泵與柱塞泵相比，具有成本低、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)先流量控制
不論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路需要的流量大小，定值一次流量控制閥總可保證設(shè)備工作所需的流量。在這種回路中，泵的輸出流量必須大于或等于一次油路所需流量，二次流量可作它用或回油箱。定值一次流量閥(比例閥)將一次控制與液壓泵結(jié)合起來，省去管路并消除外泄漏，故降低了成本。此種水泵回路的典型應(yīng)用是汽車起重機(jī)上常可見到的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它省去了一個(gè)泵。
負(fù)載傳感流量控制（control)閥的功能與定值一次流量控制的功能十分相近：即無論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路抽需流量大小，均提供一次流量。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動機(jī)的 機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。但僅通過(tōng guò)一次油口向一次油路提供所需流量，直至其最大調(diào)整值。此回路可替代標(biāo)準(zhǔn)的一次流量控制回路而獲得最大輸出流量。因無載回路的壓力低于定值一次流量控制方案，故回路溫升低、無載功耗小。負(fù)載傳感比列流量控制閥與一次流量控制閥一樣，其典型應(yīng)用是動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
旁路流量控制（control)
對于旁路流量控制（control)，不論泵的轉(zhuǎn)速或工作壓力高低，泵總按預(yù)定最大值向系統(tǒng)供液，多余部分排回油箱或泵的入口。此方案(fāng àn)限制進(jìn)入系統(tǒng)的流量，使其具有最佳性能。其優(yōu)點(diǎn)是，通過(tōng guò)回路規(guī)模來控制最大調(diào)整流量，降低成本;將泵和閥組合成一體，并通過泵的旁通控制，使回路壓力降至最低，從而最大化減少管路及其泄漏。
旁路流量控制閥可與限定工作流量(工作速度)范圍的中團(tuán)式負(fù)載傳感控制閥共同設(shè)計(jì)。此種型式的水泵回路，常用于限制液壓操縱以使發(fā)動機(jī)達(dá)最佳速度的垃圾運(yùn)載卡車或動力轉(zhuǎn)向泵回路中，也可用于固定(fixed)式機(jī)械設(shè)備。
干式吸油閥
干式吸油閥是一種氣控液壓閥，它用于泵進(jìn)油節(jié)流，當(dāng)設(shè)備的液壓空載時(shí)，僅使極小流量(〈18.9t/min)通過(tōng guò)泵;而在有負(fù)載時(shí)，全流量吸入泵。凱泉泵業(yè)開動前，先將泵和進(jìn)水管灌滿水，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后，在 葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補(bǔ)充了這個(gè)空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。這種回路可省去泵與原動機(jī)間的離合器(Clutch)，從而降低了成本，還減小了空載功耗，因通過回路的極小流量保持了設(shè)備的原動機(jī)功率。另外，還降低了泵在空載時(shí)的噪聲。干式吸油閥回路可用于由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的任何車輛中開關(guān)式液壓系統(tǒng)，例如垃圾裝填卡車及工業(yè)設(shè)備。
液壓泵方案的選擇
目前，水泵的工作壓力已接近柱塞泵，組合負(fù)載傳感方案為水泵提供了變量的可能性，這就意味著水泵與柱塞泵之間原本清楚的界限變理愈來愈模糊了。
合理選擇液壓泵方案(fāng àn)的決定因素之一，是整個(gè)系統(tǒng)的成本，與價(jià)昂的柱塞泵相比，水泵以其成本較低、回路簡單、過濾要求低等特點(diǎn)，成為許多應(yīng)用場合切實(shí)可行的選擇方案。