比例變量泵在注塑機(jī)上的系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理
(1)常規(guī)的注塑機(jī)比例控制系統(tǒng)。目前,國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)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(shí),通過(guò)注塑機(jī)電控系統(tǒng)輸出的模擬壓力和流量控制信號(hào),可實(shí)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(mǎn)足了注塑機(jī)開(kāi)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(dòng)作的控制要求,改善了傳統(tǒng)注塑機(jī)采用普通泵+節(jié)流閥+溢流閥系統(tǒng)時(shí)只有幾級(jí)速度與壓力控制的狀態(tài),因而在注塑機(jī)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(lái),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(mǎn)足了注塑機(jī)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(shí)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(duì)于一些保壓壓力較高,保壓時(shí)間長(zhǎng)的制品,表現(xiàn)更為明顯。注塑成形工藝中,保壓時(shí)間有時(shí)達(dá)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(jī)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(fù)載壓力反饋等多種復(fù)合控制功能的負(fù)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(fù)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(jiàn),整個(gè)比例變量泵由斜盤(pán)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(dòng)壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)、手動(dòng)流量調(diào)整機(jī)構(gòu)等部分組成。系統(tǒng)工作時(shí),通過(guò)改變I1、I2兩個(gè)電信號(hào),對(duì)比例變量泵的排量參數(shù)(斜盤(pán)傾角)進(jìn)行控制和調(diào)整,就可向系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)負(fù)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(shí),首先給比例變量泵上的比例先導(dǎo)溢流閥輸入一個(gè)電信號(hào)I1,由負(fù)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(shí),比例先導(dǎo)溢流閥能可靠地關(guān)閉,液壓泵出口壓力與負(fù)載保持一定的壓差△P,在最高限壓范圍內(nèi)能適應(yīng)負(fù)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(hào)I2的不同,改變相應(yīng)的開(kāi)口,在進(jìn)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(fù)載變化或液壓泵馬達(dá)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響。
對(duì)于特定的控制信號(hào)I2,若比例先導(dǎo)節(jié)流閥進(jìn)出口壓差不變,表示液壓泵輸出的流量與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)。而當(dāng)負(fù)載壓力變化時(shí),可能會(huì)有兩種情況:①比例先導(dǎo)節(jié)流閥口兩端壓差減小,說(shuō)明液壓泵的輸出流量低于輸入電信號(hào)的對(duì)應(yīng)值,這時(shí)系統(tǒng)壓力會(huì)通過(guò)壓力、流量反饋閥反饋給變量機(jī)構(gòu),變量柱塞泵斜盤(pán)傾角隨之變大,液壓泵輸出排量自動(dòng)增加;②比例先導(dǎo)節(jié)流閥口兩端壓差增大,說(shuō)明液壓泵的輸出流量高于輸入電信號(hào)的對(duì)應(yīng)值,這時(shí)系統(tǒng)壓力同樣會(huì)反饋給變量機(jī)構(gòu),變量柱塞泵斜盤(pán)傾角隨之變小,液壓泵輸出排量自動(dòng)減少。
當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入壓力控制狀態(tài)時(shí),給比例先導(dǎo)節(jié)流閥輸入一個(gè)電信號(hào),保證液壓泵有一定的流量輸出。此時(shí),通過(guò)改變比例先導(dǎo)溢流閥的控制信號(hào)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(pán)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。