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(tái)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(hào)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作而需大流量及快速動(dòng)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(hào)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)。回路壓力達(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(dòng)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(dòng)機(jī)最佳速度所需流量確定。若發(fā)動(dòng)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(huì)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)泵接受另一卸載泵的導(dǎo)控卸載信號(hào)。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(tái)或兩臺(tái)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(dòng)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(hào)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(hào)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)達(dá)最佳速度的垃圾運(yùn)載卡車或動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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。