定量系统与变量系统

3.4.3　定量系统与变量系统

按所用液压泵形式的不同，可将液压系统分为定量系统和变量系统。

（1）定量系统。

采用定量泵的液压系统，称为定量系统。定量系统中所用的液压泵为齿轮泵、叶片泵或柱塞泵。

液压泵的功率是按理论功率选取的。对定量泵，当发动机转速一定时，流量Q也一定，压力是根据工作循环中需要克服的最大阻力确定的。因此液压系统工作时，液压泵功率是随工作阻力变化而改变的，在一个工作循环中液压泵达到满功率的情况是非常少的。

据统计，在挖掘机中定量泵功率的平均利用率为54%～60%，如图3-25所示。

液压系统中液压泵的理论功率与发动机有效功率之比为0.8～1.2。对定量泵，其功率比值可取大于1，但应小于发动机的功率储备，以免突然过载时造成发动机熄火而影响正常工作。

（2）变量系统。

变量系统中所用的液压泵为恒功率控制的轴向柱塞泵，泵的功率特性曲线如图3-26所示。从图3-26（a）中可以看出，功率调节器中，控制活塞右面有压力油作用，控制活塞左面有弹簧力的作用，当泵的出口压力低于弹簧装置预紧压力时，弹簧装置未被压缩，液压泵的摆角α处于最大角度，此时泵的排量也为最大。随着液压泵出口压力的增高，弹簧被压缩，液压泵的摆角也就随着减小，排量也就随之减少，液压泵在出口压力和弹簧装置预压紧力相平衡时的位置，称为调节起始位置。调节起始位置时，作用在功率调节器中控制活塞上的液压力称为起调压力。

图3-24　三泵液压系统原理图

图3-25　定量系统与变量系统功率利用率比较

当液压泵的出口压力大于起调压力时，由于调节器中弹簧压缩力与其行程有近似于双曲线的变化关系，因而在转速恒定时，液压泵出口压力与流量也呈近似于双曲线的变化。这样，液压泵在调节范围之内始终保持恒功率的工作特性。由于液压泵的工作压力是随外载荷的大小而变化的。因此，可使工作机构的速度随外载荷的增大而减小，或随外载荷的减小而增大，使发动机功率在液压泵调节范围之内得到充分利用。

变量泵的起调压力p是由弹簧装置的刚度和液压系统的要求决定的。调节终了压力p由液压系统决定，由安全阀调定，相应于起调压力时的摆角为最大，相应于调节终了时的摆角为最小。

变量泵的优点是在调节范围之内，可以充分利用发动机的功率，缺点是结构和制造工艺复杂，成本高。

为了防止发动机因过载而突然熄火，一般将液压泵的理论功率与发动机有效功率之比限于0.8～1.0之间。