比例變量泵在注塑機上的系統構成與工作原理

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

然而，普通定量泵+P-Q比例閥的控制系統雖然滿足了注塑機控制要求，保證了注塑成形工藝的穩定性和重復性。但由于系統工作時存在較多的節流損失與溢流損失，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系統的功率損失相當大。

(2)新型的比例變量泵系統。

1)比例變量泵的系統構成。圖36是應用了比例變量泵系統的注塑機液壓原理圖，這一系統改變了常規的比例控制方法，由定量泵+P-Q比例閥系統轉變為比例變量泵系統，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)比例變量泵的結構和工作原理。圖37所示為負載敏感型比例變量柱塞泵的結構圖（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、比例先導溢流閥、比例先導節流閥、壓力反饋閥、流量反饋閥、手動壓力調整機構、手動流量調整機構等部分組成。系統工作時，通過改變I1、I2兩個電信號，對比例變量泵的排量參數（斜盤傾角）進行控制和調整，就可向系統提供驅動負載所需要的壓力和流量。其工作原理是：當系統處于流量控制狀態時，首先給比例變量泵上的比例先導溢流閥輸入一個電信號I1，由負載決定的系統工作壓力，在比例溢流閥設定的壓力范圍內變化時，比例先導溢流閥能可靠地關閉，液壓泵出口壓力與負載保持一定的壓差△P，在最高限壓范圍內能適應負載的變化，系統處于流量調節狀態。

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

對于特定的控制信號I2，若比例先導節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。而當負載壓力變化時，可能會有兩種情況：①比例先導節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值，這時系統壓力會通過壓力、流量反饋閥反饋給變量機構，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比例先導節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值，這時系統壓力同樣會反饋給變量機構，變量柱塞泵斜盤傾角隨之變小，液壓泵輸出排量自動減少。

當系統進入壓力控制狀態時，給比例先導節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。