一种新型变量马达在起重机上的应用
摘要：介绍了变量马达的结构和工作原理
关键词：先导压力控制 恒压控制 伺服阀
一、引言
起重机起升马达性能的好坏，直接影响整机的工作效率，同时也关系到人身和机器的安全。所以深入了解起重机起升马达的结构和工作原理，对维修和使用起重机都是十分必要的。
为了更好地保证起重机的可靠性、安全性，徐州重型厂与马达厂联合攻关，推出了一种新型变量马达，这种马达是与控制压力有关的液压变量方式，允许马达的排量随液控压力信号无级变化。
二、结构
调节控制器的结构如图１所示，主要由拨杆１、调节器壳体２、变量活塞３、先导压力控制伺服阀４、调压弹簧５、反馈弹簧６、调压导杆７、恒压控制伺服阀组件８和单向阀等组成。恒压控制伺服阀主要由控制阀壳体、控制阀芯、弹簧和调节螺钉等组成。
三、工作原理
１．先导压力控制工作原理
图２为调节控制器的工作原理图，马达起始排量为最大排量，当工作压力低于阀７的设定压力时，阀７不起控制作用，马达的排量随着Ｘ口先导控制压力的变化而在最大和最小之间无级变化，从而实现先导压力控制。当马达的Ａ、Ｂ任一工作油口提供压力油时，压力油都能通过单向阀进入变量缸５的小腔。当Ｘ口先导控制压力升高，先导控制压力油作用在阀１上的力将克服调压弹簧２和弹簧３的合力，推动阀１向右移动，当先导控制压力升高至马达变量起始压力时，阀１将处于中位。如果先导控制压力继续升高，伺服阀芯将进一步右移，伺服阀１处于左位机能，马达工作压力油经阀１和７进入变量缸５大腔。由于变量活塞６两端面积不相等，当两端都受压力油作用时，变量活塞将向左运动，固定在变量活塞上的拨杆将带动配油盘及缸体摆动，使缸体与主轴之间的夹角减小，从而使马达排量减小。当Ｘ口控制压力降低，马达的控制过程与上述过程相反，这里不再赘述。综上所述，当先导控制压力在变量起始压力和变量终止压力之间变化时，马达排量将在最大和最小之间相应变化。
２．恒压控制工作原理
当马达工作压力低于压力变量起始压力时，恒压控制伺服阀７处于左位机能，伺服阀７是一段油液通道，马达完全受先导压力的控制。此时，变量缸大腔油路被封闭，马达将保持当前的排量。当马达工作压力继续升高，伺服阀７将处于左位机能位置，使变量缸大腔与低压油路接通，变量活塞将在小腔压力油的作用下向右移动，使马达排量增大。我们知道，如果由于负载扭矩的缘故或由于马达摆角减少而系统压力升高，在达到恒压控制的设定值时，马达摆向较大的摆角。当外部负载减小时，马达的控制过程与上述过程相反，这里不再赘述。总之马达的恒压控制功能就是根据外部负载的变化自动改变马达排量，从而使马达工作压力保持在设定范围之内。
３．先导压力控制与恒压控制之间的关系
恒压控制优先于先导压力控制，先导压力控制和恒压控制不能同时对马达进行控制，在马达工作压力低于恒压设定压力时，马达将完全由系统提供的先导压力来控制；当马达工作压力达到恒压设定压力后，马达将由恒压控制伺服阀自动控制。
四、结束语
起重机常用的高压自动控制变量马达，其起始排量为最小排量，输出扭矩最小而转速最快，不能人为控制速度，难以满足多数机械慢速平稳启动的要求，尤其在作为起重机的起升马达时，当重物在空中停留后二次起升的瞬间，因为马达输出扭矩小，不能提起重物而出现重物下滑的现象，严重影响安全，是起重机械中的大忌。而采用单纯的先导压力控制，虽然操作人员可以方便地对马达速度加以控制，但很难准确感知马达负荷情况并作出快速的操作。操作者为了保证安全，只能让马达慢速工作，却又降低了机械的工作效率。
这种新型液压马达在徐州重型厂起重机上使用两年多来，马达反馈率大大减少，取得了非常好的效果，极大地提高了工作效率。
摘要：介绍了变量马达的结构和工作原理
关键词：先导压力控制 恒压控制 伺服阀
一、引言
起重机起升马达性能的好坏，直接影响整机的工作效率，同时也关系到人身和机器的安全。所以深入了解起重机起升马达的结构和工作原理，对维修和使用起重机都是十分必要的。
为了更好地保证起重机的可靠性、安全性，徐州重型厂与马达厂联合攻关，推出了一种新型变量马达，这种马达是与控制压力有关的液压变量方式，允许马达的排量随液控压力信号无级变化。
二、结构
调节控制器的结构如图１所示，主要由拨杆１、调节器壳体２、变量活塞３、先导压力控制伺服阀４、调压弹簧５、反馈弹簧６、调压导杆７、恒压控制伺服阀组件８和单向阀等组成。恒压控制伺服阀主要由控制阀壳体、控制阀芯、弹簧和调节螺钉等组成。
三、工作原理
１．先导压力控制工作原理
图２为调节控制器的工作原理图，马达起始排量为最大排量，当工作压力低于阀７的设定压力时，阀７不起控制作用，马达的排量随着Ｘ口先导控制压力的变化而在最大和最小之间无级变化，从而实现先导压力控制。当马达的Ａ、Ｂ任一工作油口提供压力油时，压力油都能通过单向阀进入变量缸５的小腔。当Ｘ口先导控制压力升高，先导控制压力油作用在阀１上的力将克服调压弹簧２和弹簧３的合力，推动阀１向右移动，当先导控制压力升高至马达变量起始压力时，阀１将处于中位。如果先导控制压力继续升高，伺服阀芯将进一步右移，伺服阀１处于左位机能，马达工作压力油经阀１和７进入变量缸５大腔。由于变量活塞６两端面积不相等，当两端都受压力油作用时，变量活塞将向左运动，固定在变量活塞上的拨杆将带动配油盘及缸体摆动，使缸体与主轴之间的夹角减小，从而使马达排量减小。当Ｘ口控制压力降低，马达的控制过程与上述过程相反，这里不再赘述。综上所述，当先导控制压力在变量起始压力和变量终止压力之间变化时，马达排量将在最大和最小之间相应变化。
２．恒压控制工作原理
当马达工作压力低于压力变量起始压力时，恒压控制伺服阀７处于左位机能，伺服阀７是一段油液通道，马达完全受先导压力的控制。此时，变量缸大腔油路被封闭，马达将保持当前的排量。当马达工作压力继续升高，伺服阀７将处于左位机能位置，使变量缸大腔与低压油路接通，变量活塞将在小腔压力油的作用下向右移动，使马达排量增大。我们知道，如果由于负载扭矩的缘故或由于马达摆角减少而系统压力升高，在达到恒压控制的设定值时，马达摆向较大的摆角。当外部负载减小时，马达的控制过程与上述过程相反，这里不再赘述。总之马达的恒压控制功能就是根据外部负载的变化自动改变马达排量，从而使马达工作压力保持在设定范围之内。
３．先导压力控制与恒压控制之间的关系
恒压控制优先于先导压力控制，先导压力控制和恒压控制不能同时对马达进行控制，在马达工作压力低于恒压设定压力时，马达将完全由系统提供的先导压力来控制；当马达工作压力达到恒压设定压力后，马达将由恒压控制伺服阀自动控制。
四、结束语
起重机常用的高压自动控制变量马达，其起始排量为最小排量，输出扭矩最小而转速最快，不能人为控制速度，难以满足多数机械慢速平稳启动的要求，尤其在作为起重机的起升马达时，当重物在空中停留后二次起升的瞬间，因为马达输出扭矩小，不能提起重物而出现重物下滑的现象，严重影响安全，是起重机械中的大忌。而采用单纯的先导压力控制，虽然操作人员可以方便地对马达速度加以控制，但很难准确感知马达负荷情况并作出快速的操作。操作者为了保证安全，只能让马达慢速工作，却又降低了机械的工作效率。
这种新型液压马达在徐州重型厂起重机上使用两年多来，马达反馈率大大减少，取得了非常好的效果，极大地提高了工作效率。
