比例變量泵在注塑機上的系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

(1)常規(guī)的注塑機比例控制系統(tǒng)。目前，國產(chǎn)注塑機的液壓控制系統(tǒng)絕大數(shù)采用定量泵十比例流量/壓力復(fù)合閥（P-Q閥）的控制方式，其系統(tǒng)構(gòu)成原理如圖35所示。系統(tǒng)工作時，通過注塑機電控系統(tǒng)輸出的模擬壓力和流量控制信號，可實現(xiàn)系統(tǒng)的壓力、流量的連續(xù)以及按比例控制。P-Q閥系統(tǒng)由于滿足了注塑機開合模速度、注射速度、螺桿轉(zhuǎn)速、注射壓力、保壓壓力、螺桿扭矩、頂出力等動作的控制要求，改善了傳統(tǒng)注塑機采用普通泵+節(jié)流閥+溢流閥系統(tǒng)時只有幾級速度與壓力控制的狀態(tài)，因而在注塑機液壓系統(tǒng)中得到十分廣泛的應(yīng)用。這種控制方式自20世紀(jì)80年代以來，一直沿用。

然而，普通定量泵+P-Q比例閥的控制系統(tǒng)雖然滿足了注塑機控制要求，保證了注塑成形工藝的穩(wěn)定性和重復(fù)性。但由于系統(tǒng)工作時存在較多的節(jié)流損失與溢流損失，因而功率損耗較大，特別是對于一些保壓壓力較高，保壓時間長的制品，表現(xiàn)更為明顯。注塑成形工藝中，保壓時間有時達15～20s，普通P-Q系統(tǒng)的功率損失相當(dāng)大。

(2)新型的比例變量泵系統(tǒng)。

1)比例變量泵的系統(tǒng)構(gòu)成。圖36是應(yīng)用了比例變量泵系統(tǒng)的注塑機液壓原理圖，這一系統(tǒng)改變了常規(guī)的比例控制方法，由定量泵+P-Q比例閥系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楸壤兞勘孟到y(tǒng)，其核心的控制元件采用了兼具比例壓力、比例流量、負載壓力反饋等多種復(fù)合控制功能的負載敏感型比例變量柱塞泵。

2)比例變量泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。圖37所示為負載敏感型比例變量柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖（以日本YUKEN公司油泵為例）。由圖37可見，整個比例變量泵由斜盤式變量柱塞泵、比例先導(dǎo)溢流閥、比例先導(dǎo)節(jié)流閥、壓力反饋閥、流量反饋閥、手動壓力調(diào)整機構(gòu)、手動流量調(diào)整機構(gòu)等部分組成。系統(tǒng)工作時，通過改變I1、I2兩個電信號，對比例變量泵的排量參數(shù)（斜盤傾角）進行控制和調(diào)整，就可向系統(tǒng)提供驅(qū)動負載所需要的壓力和流量。其工作原理是：當(dāng)系統(tǒng)處于流量控制狀態(tài)時，首先給比例變量泵上的比例先導(dǎo)溢流閥輸入一個電信號I1，由負載決定的系統(tǒng)工作壓力，在比例溢流閥設(shè)定的壓力范圍內(nèi)變化時，比例先導(dǎo)溢流閥能可靠地關(guān)閉，液壓泵出口壓力與負載保持一定的壓差△P，在最高限壓范圍內(nèi)能適應(yīng)負載的變化，系統(tǒng)處于流量調(diào)節(jié)狀態(tài)。

比例先導(dǎo)節(jié)流閥隨給定電信號I2的不同，改變相應(yīng)的開口，在進出口壓差確定的情況下，其輸出流量只與I2有關(guān)（在液壓油溫保持穩(wěn)定的情況下），不受負載變化或液壓泵馬達轉(zhuǎn)速波動的影響。

對于特定的控制信號I2，若比例先導(dǎo)節(jié)流閥進出口壓差不變，表示液壓泵輸出的流量與輸入信號相對應(yīng)。而當(dāng)負載壓力變化時，可能會有兩種情況：①比例先導(dǎo)節(jié)流閥口兩端壓差減小，說明液壓泵的輸出流量低于輸入電信號的對應(yīng)值，這時系統(tǒng)壓力會通過壓力、流量反饋閥反饋給變量機構(gòu)，變量柱塞泵斜盤傾角隨之變大，液壓泵輸出排量自動增加；②比例先導(dǎo)節(jié)流閥口兩端壓差增大，說明液壓泵的輸出流量高于輸入電信號的對應(yīng)值，這時系統(tǒng)壓力同樣會反饋給變量機構(gòu)，變量柱塞泵斜盤傾角隨之變小，液壓泵輸出排量自動減少。

當(dāng)系統(tǒng)進入壓力控制狀態(tài)時，給比例先導(dǎo)節(jié)流閥輸入一個電信號，保證液壓泵有一定的流量輸出。此時，通過改變比例先導(dǎo)溢流閥的控制信號I1，就可得到與之成比例的液壓泵輸出壓力。在這種狀態(tài)下，變量柱塞泵的斜盤傾角很小，液壓泵輸出的流量很小，只保證形成保壓壓力的需要。