恒压源

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2005页（2355字）

恒压源是指能提供恒定压力的液压能源。恒压源有三种，即定量泵并联溢流阀、恒压泵，定量泵串联减压阀，分别如图32．1－1(a)、(b)、(c)所示。

图32．1－1 恒压源原理

(a)定量泵并联溢流阀；(b)恒压泵；(c)定量泵、蓄能器和减压阀

(1)定量泵并联溢流阀

这种恒压源一般采用一个恒定转速的定量泵并联溢流阀，其压力是靠溢流阀的调定值决定的。当系统需要流量不大时，大部分流量是通过溢流阀流回油箱，所以，使用这种恒压源的效率不高，能量损失较大，多用于功率不大的液压系统，如一般的机床液压系统。

图32．1－1(a)所示就是这种恒压源的典型回路。图中并联的是溢流阀，常规的液压系统，常用多个先导级溢流阀或多个溢流阀来实现多级压力调节，以满足系统不同工作阶段对不同压力的需求，如图32．1－2(a)所示。现在已经常用比例溢流阀代替常规溢流阀来实现这种要求了，如图32．1－2(b)所示。

图32．1－2 定量泵式恒压源

(a)常见规溢流阀；(b)比例溢流阀

(2)恒压泵能源

恒压泵是具有压力反馈的变量泵，当输出压力有变化时，通过控制滑阀来改变变量缸的位置，从而改变变量泵的排量(即泵驱动轴转速保持恒定不变时，泵的输出流量相应得到变化)，达到维持输出压力不变的要求。由于在恒压泵工作过程中，系统无溢流损失，故可用于功率较大的系统中，作恒压能源。图32．1－3(a)和(b)显示了恒压泵的基本工作原理。在图32．1－3(a)中，恒压泵输出压力p_s供给系统的同时，通过内部通道既与变量缸的有杆腔相连，又与控制滑阀3的左腔相通。变量缸的无杆腔和有杆腔的面积比一般为2∶1，于是，控制滑阀3和变量缸就构成了典型的三通阀控缸的回路。变量缸有杆腔内的弹簧1刚度不大，它只在p_s值相当小时，使变量缸活塞处于最左端位置，使泵的排量最大。在三通阀控缸正常工作时，可忽略弹簧1的作用。

图32．1－3 恒压泵工作原理

当p_s与滑阀3端面积乘积而得的力小于弹簧4的调定力时，阀芯3处于左端极限位置，变量缸的无杆腔将和油箱连通，变量缸活塞在有杆腔p_s和弹簧1的作用下，也处于最左端位置，此时变量泵的排量最大(其输出流量维持最大值)。当系统压力p_s逐渐升高时，作用于滑阀3左面的力就随之增大，滑阀3的阀芯随着弹簧4受压也向右移动。在p_s为一定值时，滑阀3关闭阀口处于中间位置，此时变量缸无杆腔与油箱不再连通，成为封闭状态，其内的压力值约为p_s的一半。活塞杆两边受力亦处于平衡状态。一旦p_s进一步增加，滑阀3阀芯进一步右移，变量缸无杆腔将和泵的输出口相通，压力达到p_s。因变量缸活塞两边面积比为2∶1，活塞向右的力使活塞右移，同时减少了泵的排量。直至p_s达到调定值，滑阀3的阀芯移动到某一位置，阀口亦正好在此位置关闭。变量缸活塞就在相应位置平衡，保持一p_s的恒定值。此恒定值可由调节弹簧4的预压缩量来得到。因为弹簧4的预压缩量比滑阀3阀芯工作时的位移量大几十倍，甚至上百倍，所以在p_s变化时，波动量很小，也就是说p_s是恒定的。

达到p_s调定值，三通阀控缸就保证p_s值恒定，若p_s因负载引起下降时，三通阀3的阀芯会左移，使变量缸无杆腔通油箱，变量缸活塞在p_s作用下左移，使泵排量增加，同时使p_s增加，直至p_s又恢复到调定值。因为实际系统工作时，这个调节过程相当快，所以p_s可认为稳定在调定值不变，成为恒压能源。三通滑阀3是零开口或正开口型的，采用正开口型就是为了使三道阀控缸的灵敏度提高，即可使上述p_s的调节过程较快、较灵敏。

很明显，图32．1－3(a)、(b)中变量机构均为三通阀控缸回路。不同之处在于前者缸内有弹簧，后者无此弹簧代之以变量缸活塞给阀套1∶1的直接位置负反馈。无疑，后者的稳定性较容易得到保证。一般说来，恒压泵作能源的响应速度不如定量泵溢流阀组成的恒压源。

在对压力恒定要求不高的中低压系统中，为了节能亦常用限压式泵替代定量泵并联溢流阀能源。限压式泵的工作原理如图32．1－3(c)所示。因受弹簧刚度的限制，其压力随流量的变化率较大。

恒压泵式能源的大致工作特性如图32．1－4所示，图32．1－4(a)为限压式泵的特性，图32．1－4(b)为恒压泵特性。

图32．1－4 恒压泵工作特性

(3)定量泵、蓄能器和定值输出减压阀构成的恒压源

这种恒压源多用于瞬间流量变化大的伺服系统中。为保证伺服系统执行机构快速作用的需要，此类恒压源的动态响应高，因此瞬间功率也相当大。而用蓄能器来满足瞬间大流量的需求，就可以大大减少泵的容量，避免了能量的浪费。同时，既然减压阀的响应决定了能源的响应，从而保证了恒压源的高频率响应。为提高线性和高频率响应，充气式蓄能器的气瓶容量相当大。定量泵一般排量相对较小。