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)由于滿足了注塑機(jī)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(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，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(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，整個(gè)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(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)通過壓力、流量反饋閥反饋給變量機(jī)構(gòu)，變量柱塞泵斜盤傾角隨之變大，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。