比例变量泵在注塑机上的系统构成与工作原理

(1)常规的注塑机比例控制系统。目前，国产注塑机的液压控制系统绝大数采用定量泵十比例流量/压力复合阀（P-Q阀）的控制方式，其系统构成原理如图35所示。系统工作时，通过注塑机电控系统输出的模拟压力和流量控制信号，可实现系统的压力、流量的连续以及按比例控制。P-Q阀系统由于满足了注塑机开合模速度、注射速度、螺杆转速、注射压力、保压压力、螺杆扭矩、顶出力等动作的控制要求，改善了传统注塑机采用普通泵+节流阀+溢流阀系统时只有几级速度与压力控制的状态，因而在注塑机液压系统中得到十分广泛的应用。这种控制方式自20世纪80年代以来，一直沿用。

然而，普通定量泵+P-Q比例阀的控制系统虽然满足了注塑机控制要求，保证了注塑成形工艺的稳定性和重复性。但由于系统工作时存在较多的节流损失与溢流损失，因而功率损耗较大，特别是对于一些保压压力较高，保压时间长的制品，表现更为明显。注塑成形工艺中，保压时间有时达15～20s，普通P-Q系统的功率损失相当大。

(2)新型的比例变量泵系统。

1)比例变量泵的系统构成。图36是应用了比例变量泵系统的注塑机液压原理图，这一系统改变了常规的比例控制方法，由定量泵+P-Q比例阀系统转变为比例变量泵系统，其核心的控制元件采用了兼具比例压力、比例流量、负载压力反馈等多种复合控制性能的负载敏感型比例变量柱塞泵。

2)比例变量泵的结构和工作原理。图37所示为负载敏感型比例变量柱塞泵的结构图（以日本YUKEN公司油泵为例）。由图37可见，整个比例变量泵由斜盘式变量柱塞泵、比例先导溢流阀、比例先导节流阀、压力反馈阀、流量反馈阀、手动压力调整机构、手动流量调整机构等部分组成。系统工作时，通过改变I1、I2两个电信号，对比例变量泵的排量参数（斜盘倾角）进行控制和调整，就可向系统供應驱动负载所需要的压力和流量。其工作原理是：当系统处于流量控制状态时，首先给比例变量泵上的比例先导溢流阀输入一个电信号I1，由负载决定的系统工作压力，在比例溢流阀设定的压力范围内变化时，比例先导溢流阀能可靠地关闭，液压泵出口压力与负载保持一定的压差△P，在最高限压范围内能适应负载的变化，系统处于流量调节状态。

比例先导节流阀随给定电信号I2的不同，改变相应的开口，在进出口压差确定的情况下，其输出流量只与I2有关（在液压油温保持稳定的情况下），不受负载变化或液压泵马达转速波动的影响。

对于特定的控制信号I2，若比例先导节流阀进出口压差不变，表示液压泵输出的流量与输入信号相对应。而当负载压力变化时，可能会有两种情况：①比例先导节流阀口两端压差减小，说明液压泵的输出流量低于输入电信号的对应值，这时系统压力会通过压力、流量反馈阀反馈给变量机构，变量柱塞泵斜盘倾角随之变大，液压泵输出排量自动增加；②比例先导节流阀口两端压差增大，说明液压泵的输出流量高于输入电信号的对应值，这时系统压力同样会反馈给变量机构，变量柱塞泵斜盘倾角随之变小，液压泵输出排量自动减少。

当系统进入压力控制状态时，给比例先导节流阀输入一个电信号，保证液压泵有一定的流量输出。此时，通过改变比例先导溢流阀的控制信号I1，就可得到与之成比例的液压泵输出压力。在这种状态下，变量柱塞泵的斜盘倾角很小，液压泵输出的流量很小，只保证形成保压压力的需要。