[实用新型]数字式轴向柱塞变量泵的变量机构

说明书

本实用新型涉及泵，是一种控制轴向柱塞变量泵流量大小的变量调节机构。

传统的轴向柱塞变量泵，由带有倾斜转盘的变量泵和变量调节机构所组成。其变量调节机构的随动元件是一种用手工调节的变量调节阀，包括与泵体结合成一体的阀体、设置在阀体中并与变量泵之倾斜转盘式变量头相铰接的变量活塞和与调节手柄相连的伺服活塞。调节时，根据泵的流量操作其手柄，使手柄的角位移变为伺服活塞及变量活塞的直线位移，以调节斜盘的摆角而改变泵的排量。中国“液压工业”杂志于1991年3月第47页上刊出了一篇用单片机控制泵的变量机构的文章，它述说了以步进电机作为执行元件，带动随动元件一变量调节阀工作的变量机构，此步进电机运行的方向和大小则由单片机发出的脉冲序列来控制。但此变量机构中的随动元件仍沿用原有手工调节时用的变量调节阀。这种由单片机控制、步进电机和变量调节阀执行的变量机构还存在一些缺陷：首先，变量调节阀中的变量活塞呈台阶形结构（形成上大下小的两段式结构），则要求阀体内腔也呈相应的台阶形。这种变量活塞和阀体具有两级同心的结构，使加工变得困难；其次，因该变量机构中的步进电机设置在变量调节阀阀体之外端，步进电机的伸出轴与变量调节阀中伺服活塞的拉杆之间通过螺旋付连结，并且拉杆要伸出于阀体上端的密封腔，则必然要在拉杆与阀盖之间装置密封圈。这样的结构，当系统压力上升时，密封圈会变形，作用在拉杆上的摩擦力必然增大，这就近迫使该结构必需选用功率较大的步进电机，而且，驱动该步进电机转动的功率放大器的功率也必需相应增大，加上由于工作时需要不断调节泵的流量，拉杆与密封圈也容易损坏，引起漏油；再有，这样的变量机构，在具体应用中只能与流量计组合在一起使用，否则不能测出其某时刻的流量。众所周知，一般情况下用流量计测量是一个不断接近的测量过程，需要有一段时间才能测得准确的结果，测定从一种流动状态转换到另一种流动状态的流量时，需要不断进行，以把流量计测得的流量与单片机的输入流量进行比较，但流量计的测量时间长，它需要测量许多次才能达到，远跟不上单片机的处理速度，所以很有必要对测量装置进行改进。

本实用新型提供了一种适于数字式轴向柱塞变量泵用的变量机构，它简化了现有执行元件、随动元件及信号反馈元件结构，消除了与步进电机主轴和伺服活塞相连的拉杆的摩擦影响，达到结构紧凑，节约电能，测量方便、迅速，控制精确的目的。

为达到上述目的，本实用新型对随动元件中的伺服活塞作了改进，在伺服活塞的上、下端各开设有数条轴向通油孔，通过这些通油孔使油液能从伺服活塞端面外侧流入端面内侧的凹槽中，并且，由于在伺服活塞上开设了这些通油孔，就可把变量活塞设计成上、下相同的圆柱体。如此所述的伺服活塞及变量活塞，在平衡状态时，伺服活塞的上、下端部正好堵住变量活塞（或衬套）上之上、下对称分布的泄油孔，而当步进电机转动而使伺服活塞向上运动时，上泄油孔被打开，变量活塞上腔的油液流流经伺服活塞上的通油孔而从上泄油孔中排出，则变量活塞上腔中的油压小于下腔中的油压，于是变量活塞也向上移动，其移动量等于伺服活塞的移动量；反之，当伺服活塞向下运动时，变量活塞也同样向下移动一段同样距离。为适应伺服活塞和变量活塞这一结构改变，本实用新型在变量调节阀的进油单向阀后面之进入变量活塞上、下腔的油路中，各设置了一只固定节流阀，以控制进入变量活塞上、下腔的流量。本实用新型中把由伺服电机、螺旋付和拉杆构成的执行元件密封装置在变量调节阀的上腔上，以变动密封为静密封，消除拉杆因密封垫圈的存在而产生的摩擦力，即在变量调节阀上端部设置一由密封壳体、支承座和密封垫构成的上密封腔，步进电机安装在支承座上，其主轴通过由推力螺杆和推力螺母组成的螺旋付与伺服活塞的拉杆相连。因此，由于执行元件都设置在密封腔里，就不会发生因系统压力上升而需增大步进电机输出力距的现象，步进电机的输出力距只要能克服螺旋付间、推力螺母与键槽间、伺服活塞与变量活塞间的摩擦力、和克服设置在伺服活塞下端的弹簧的弹力即可，所以，本实用新型中可选用较小输出功率的步进电机。