| 00 引言 |
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前幾期的文章中聊到泵的恒功率控制，有淘友留言希望介紹一下博世力士樂變量柱塞泵中LS負載敏感、壓力切斷及恒功率三種控制形式工作時的優先級。作為最常見的柱塞變量泵三種變量控制形式，想必大多數淘友日常工作中接觸過。不過，下面這些相關的問題，淘液壓在和客戶交流培訓中經常會被問到，也容易造成困擾，比如： 1：當變量柱塞泵同時具備負載敏感、壓力切斷和恒功率三種變量控制形式，一種起作用時，另兩種為什么不會起作用？三者的工作順序是什么樣的？三者是如何實現來回切換的？ 2：為什么壓力切斷控制的優先級別高于負載敏感和功率控制？怎么實現的？ 3：泵上的負載敏感閥的壓差與主閥上壓力補償器的壓差什么關系？ 4：主閥的閥前補償和閥后補償區別是什么？ 5：主閥上的LS溢流閥、二次溢流閥、主溢流閥與泵上的壓力切斷設定值之間有什么樣的關系？ 搞清楚三種變量控制形式的實現原理和工作順序，對我們理解負載敏感、壓力切斷、功率控制及負載敏感液壓系統的設計、調試和故障診斷都會大有裨益。與淘友們一起深入探討一下很有意義，為此，接下來淘液壓將分兩期就該話題展開討論，感興趣的朋友可以收藏關注，留言探討。 當然，如果您對以上問題有了清楚的認識，建議您劃過，無需浪費您的時間繼續看下去。 原創不易，轉發請注明淘液壓原創，您的一鍵三連（點贊、轉發、小愛心）是淘兄持續分享的最大動力，感謝支持！
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老規矩，為了節省您時間，咱們直接扒干貨，內容較多，分成兩期分享，第一期正文如下： | 01 變量泵中的“一仆三主” |
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| 想必很多淘友看到“一仆人三主”會一頭霧水，沒關系，看完這部分您就會清楚了。我們以博世力士樂常見的A11VXXLRDS泵為例展開介紹：這三種控制功能分別由相應的LR閥、D閥、S閥來實現，三者集成在一個閥上時，我們把該控制閥稱作LRDS閥，原理如圖1：從上圖的原理和結構可以看出，LR功率控制、D壓力切斷控制、S負載敏感（流量控制）控制，分別通過相應的LR閥、D閥、S閥控制泵斜盤擺角變化實現其相應的功能。換言之，泵的斜盤按照LR閥、D閥、S閥的指令在最大擺角（排量）和最小擺角（排量）之間來回擺動。控制變量的過程猶如一個三口（丈夫、妻子、孩子）之家請了一個“仆人”，三個“主人”（丈夫、妻子、孩子）都可以向“仆人”下發指令安排家務，“仆人”按照“主人”的要求響應指令。為了方便理解，我們稱作“一仆三主”，在變量柱塞泵中：三主：三個不同的控制閥——LR功率閥、D壓力切斷閥、S負載敏感閥；從圖1的原理圖可以看出，“三主”（LR、D、S閥）都是通過調節大變量活塞中的壓力來實現對“一仆”斜盤擺角的控制。 |
| 02 “三主”控制“一仆”的過程 |
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01中我們以博世力士樂A11泵為例介紹了LR功率控制、D壓力切斷控制、S負載敏感控制的概念，并把LRDS閥中的這三種控制閥比喻為“三主”，斜盤比喻為“一仆”，“一仆”按照“三主”的要求工作，即：當只有一個“主人”安排家務時，“一仆”會快速響應，按部就班地工作。在工作中如果多個領導同時給你安排了不同的任務，都要求你在同一個時間完成，而你又無法拒絕時，你會有什么樣的感覺？焦慮、糾結、不知所措，效率低下，甚至會“宕機”對不對？我們都期望領導能夠一次只安排一件事情，完成后，再接新的任務。同樣的，對于變量柱塞泵而言，如果二個或三個“主人”同時向“一仆”發送不同指令時，“一仆”會怎樣呢？同樣會不知道該聽誰的而無所適從，無法正常工作。解決這個問題的辦法有兩個：1：事先制定一個規則，約定好'三主”指令的優先級，當“三主”同時發出指令時，由“一仆”根據約定的規則對指令優先級排序，然后依次執行指令。這種方式要求“一仆”具備相應的判斷能力，遺憾的是，之于“一仆”，它還沒有智能到具備判斷能力的程度；2：“三主”自行協商發出指令的優先級，即：當有二主或三主同時想發送指令時，主人之間根據協商的優先級，排好指令發送的順序，待一個完成后再依次下發另一個，從而確保“一仆”在同一個時刻只能接收到一個主人的指令。以上兩種方式都能解決指令沖突造成“一仆”無法正常工作的問題。顯然對于變量柱塞泵的“一仆”斜盤而言，方法1不適用，方法2適用。因此，“三主”能自動協商好下發指令的優先級就顯得尤為重要，我們以A11變量柱塞泵為例，LR功率控制、D壓力切斷控制、S負載敏感控制“三主”的優先級是什么樣的？又是如何做到“一主”工作，其他“兩主”不工作的呢？我們先看看“三主”的工作過程，再來分析三者的優先級。我們通過一個例子來分析“三主”的工作過程，圖2是一個簡化的液壓系統原理圖（工程應用中需要進一步細化），主要元件如下：1：柱塞變量泵 A11VXXLRDS，具有LR功率、D壓力切斷、S負載敏感（流量控制）功能；4：負載：彈簧，假定泵不工作時彈簧處于自然伸長狀態且彈簧足夠長；敲黑板：下面關于各閥芯在停機時的狀態和油路走向務必對照著圖2中的原理圖認真多看幾遍，以便更好地理解“三主”的工作過程。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
- 閥芯左側為LS反饋油，深黃色；閥芯右側為泵出口壓力油，紅色；兩者壓差由閥芯左側彈簧設定，即：泵口壓力P=LS反饋壓力PLs+壓差detaP- 閥芯中間控制臺階，兩側：左側為來自中間切斷閥芯的控制油，黃色；右側為泵口的壓力油，紅色；LS負載敏感閥不工作時，控制臺階左側與大變量活塞腔導通；- 閥芯左側（內泄油）通泵殼體泄油，綠色；閥芯最右側（內泄油）通殼體泄油；- 閥芯控制臺階兩個；右側控制臺階兩側通過臺階上的節流油道導通，左右兩側均為泵口壓力油，紅色：左側控制臺階，臺階左側為來自下方功率閥芯的控制油，黃色；臺階右側為泵口的壓力油，紅色，D壓力切斷閥不工作時，控制臺階左側分別與上方的LS負載敏感閥控制臺階左側（通變大變量活塞腔）及下方LR功率閥右側相通（通泵殼體泄油）- 閥芯控制臺階左側為泵口壓力油，紅色；臺階右側與泵殼體泄油相通；因此，在泵停機狀態，大變量活塞腔油液先后經過上方LS負載敏感閥閥芯、D壓力切斷閥芯、LR功率閥閥芯與泵殼體油導通，處于卸荷狀態。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~請淘友們再看一遍上面兩波浪線中的內容，務必搞清楚控制油路走向。OK，搞清楚后，我們繼續聊“三主”的工作過程.......2：LR恒功率閥設定的拐點壓力70bar（泵在轉速1450n/min下，功率值Pkw時最大排量下對應的壓力稱作拐點壓力）；接下來我們泵工作的幾個階段討論“三主”工作過程，如下：1：停機時: 泵處于圖3中4點狀態，根據圖2泵原理圖可知，此時： - 泵未轉動，斜盤在變量活塞彈簧的推力下保持在最大擺角； - LR功率閥保持在右位，LR閥中黃色控制油與綠色殼體油導通； - D壓力切斷閥保持在左位，D閥中黃色控制油與紅色壓力油斷開； - S負載敏感閥保持在左位，LS閥中黃色控制油與紅色壓力油斷開；2：啟動瞬間和待機狀態:M4保持中位，電機（或發動機）轉速逐漸增大，LS負載敏感閥工作 - 由于M4閥中位E機能，LS反饋壓力為0，泵出口封死狀態，泵口壓力從零快速升高，瞬間大于S負載敏感閥設定的壓差detaP(25bar)時，閥芯左移，工作在右位，如圖4紫色六方框中所示，紅色壓力油與黃色控制油導通，沿著藍色虛線油路進入大變量活塞，推動斜盤向小擺角擺動； - 泵的斜盤從最大擺角向最小擺角擺動的過程中，由于泵口一直被M4閥中位封死，盡管泵排量逐漸變小，但也足以使得泵口壓力升高（有時瞬間會升高到400bar左右），如圖3中4點到3點之間的藍色曲線，排量逐漸減小，壓力逐漸升高然后再降低；最終，在LS負載敏感閥的控制下，斜盤擺動到最小擺角（最小排量，這里我們假定為零）附近。工作在圖3中的3點位置。從圖3中4點狀態迅速變化到3點狀態，這一過程中泵口會出現一個明顯的尖峰壓力，如圖6中4點和3點之間的藍色曲線；這一調節時間因泵的排量大小不同略有差異，通常持續0.2秒左右； - 電機轉速穩定后，此時LS負載敏感閥閥芯快速、很小幅度地左右運動，調整斜盤，以維持泵口壓力在25bar，使泵處于待機狀態，使泵穩定在在圖3中的3點位置。泵從圖3中4點狀態迅速變化到3點狀態的過程中泵口會出現一個明顯的尖峰壓力，如圖3中4點和3點之間的藍色曲線；這一調節時間因泵的排量大小不同略有差異，通常持續0.2秒左右；
3：M4閥口打開的瞬間，假定開啟第1聯，圖2中下方油缸伸出，向左壓縮彈簧此時，LS反饋油開始建壓，Pls逐漸增加，Pls+detaP>泵口壓力P=25bar, LS負載敏感閥芯左側力大于右側力，閥芯向右移動（圖4中），控制臺階關小了壓力油去往大變量活塞腔的油路（甚至完全關閉，圖4中紫色六方框內，這是一個動態過程），從而大變量活塞腔壓力變小，泵斜盤向大擺角擺動，排量增加，泵口壓力增加——> LS反饋油壓力Pls增加——>泵口壓力P繼續增加......，兩者就這樣動態地相互疊加，直到泵口壓力P足以推動負載彈簧。4：慢慢勻速地繼續開大M4閥開口然后停止在一個固定開口A時- 勻速開大M4閥開口的過程中，泵的排量隨著M4閥開口增大勻速地增大，油缸速度勻速增加，彈簧勻加速地壓縮，泵口壓力在勻加速增加 （加速度恒定，勻加速的過程）。因此，可假定在一過程中，泵沿著圖3中的3點到7點之間的斜線（圖中未畫出）工作。越過7點后，繼續勻速增加M4閥開口，當泵工作到1點位置時（紅色恒功率曲線）LR功率閥閥芯開始向右動作，其控制臺階的左側紅色壓力油與去往大變量活塞的橙色控制油導通，如圖5中紫色的六方框內。此時，LS負載敏感閥控制臺階（圖4中紫色六方框）左右兩側均為泵口壓力油，紅色。換言之：此時，LS負載敏感閥閥芯無論處于哪個位置，去往大變量活塞的藍色虛線油路均與泵口的紅色壓力油相通，泵斜盤開始擺向小擺角。也就是說，一旦LR功率閥工作，LS負載敏感閥邊不再起作用了，此時泵會沿著圖3中紅色的恒功率曲線工作，所以：- 慢慢開大M4開口直到泵工作在圖3中的7點位置，此時假定M4閥開口為A，然后保持M4閥開口A不變，從而泵斜盤擺角維持在某一固定值，泵以相應的固定流量輸出，油缸勻速伸出，彈簧力勻速增加，泵口壓力相應地勻速增加，泵的狀態會沿著圖3中7點和5點之間的綠色豎線變化，從7點位置變化到5點位置。當泵達到5點位置時（泵口壓力250bar左右，5點位置的壓力約為250bar），D壓力切斷閥閥芯右側壓力克服左側彈簧力使得閥芯向左移動，D壓力切斷閥開始工作（如圖6中紫色框內），此時，D切斷閥的控制臺階左側關閉了控制油與LR功率相連的油路（黃色），而控制臺階右側的紅色泵口壓力油開始與去往大變量活塞的藍色虛線油路導通，大變量活塞腔的壓力開始增加，打破前一個時刻斜盤的平衡，使得斜盤向小擺角擺動，一直擺動到泵輸出的流量足以維持住切斷壓力250bar的位置。需要說明的是，此時D切斷閥芯和斜盤都達到一個動態平衡的狀態。仔細觀察會發現，當D壓力切斷閥開始工作時，來自LR功率閥的控制油（黃色）被D切斷閥控制臺階左側邊關閉掉。換言之，一旦D壓力切斷閥工作，LR功率閥邊被屏蔽掉不再起作用。因此： |
| 03 “三主”工作的優先級 |
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| 如果您能看到這里，相信您一定清楚了“三主”LR功率閥、S負載敏感閥、D壓力切斷閥的工作過程、原理和優先級了。總結一下：- 當泵口壓力達到切斷壓力時，D壓力切斷閥控制斜盤向小擺角擺動，其他“兩主”不起作用；- 當泵口壓力未到達切斷壓力，而泵輸出功率達到設定功率值時，LR功率閥控制斜盤向小擺角擺動，S負載敏感閥不起作用；- 當泵口壓力未達到切斷壓力且輸出功率小于設定功率值時，S負載敏感閥才起作用。通過結構上的設計，把'三主”疊加在LRDS閥中，三者控制變量活塞大腔壓力的油路相互影響，從而實現了：在任一時刻，“三主”中只會有“一主”向斜盤發送指令，斜盤便能快速地根據唯一指令做出調整。- S負載敏感閥工作的區域在紅色雙曲線（功率曲線）下方換色斜線表示的陰影區域； |
| 04 后記 |
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| 不知不覺寫了將近6000字，倉促收筆，希望看到這里的淘友能夠收獲滿滿。下一期，我們一起討論負載敏感泵與負載敏感主閥配合使用時，主閥壓力補償器工作過程，以及D壓力切斷閥、LS溢流閥、二次溢流閥、主溢流閥設定值的關系。如果您對博世力士樂的液壓產品感興趣，歡迎留言，一起交流探討！ |
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