1 - 13 液压泵的控制：什么是可变容量型？能变化每旋转一周的排出量的液压泵称可变容量泵。它的设计出发点是更有效地利用有限的引擎输出。我们在搬动重物时，重的东西搬得慢，轻的东西搬得快，这是很自然的事。另外，慢搬重物，快搬轻物其作功量是相等，消耗能量相同。液压泵也和此事相同。泵的场合是，货物的轻重由压力的大小决定，速度由流量的多少决定，消费能量相当于能量输出。驱动液压泵的引擎输出的最高输出是被限定的，不能超过此值使用。泵输出=流量×压力=引擎输出，所以负荷大的时候减少流量提高压力，相反负荷小时，增加流量减少压力就不仅能有效地使用所设定的引擎输出，还能大的负荷时慢，小的负荷时快地以自然动作作业。这就是按照这种目的使用的，靠压力（负荷）而泵旋转一周的排出量变化的可变容量泵。※以下到滑动18，所说的液压泵和泵都指的是可变容量泵。 液压泵的排出量和旋转数液压泵的驱动轴旋转一周从排出口排出的工作油的量叫排出量。排出量一般用每单位时间的排出量（L/min）来表示。旋转一周排出50cc工作油的泵进行一分钟1500转的驱动时，其排出量是50cc×1500 = 75000cc/分钟 = 75L/min，即一分钟排出75L的工作油。 排出量和引擎旋转数使泵的流量变化时有通过改变引擎旋转数来改变泵的旋转数的方法。每旋转一周的排出量尽管相同，当每分钟的旋转数变化时流量要发生增减变化。然而在作业中随时改变引擎的旋转数时，会使燃料费增高，并且对引擎的耐久性也不利。所以另一种设计就是引擎旋转数（=泵旋转数）一定，而通过改变泵的每旋转一周的排出量，来改变流量的可变容量型液压泵。 容易误解的“排出压力”液压装置上讲的压力，是指相对于外部加的力，不能被压缩而产生的反作用力，外部加的力越大所产生的这个压力就越大。在考虑液压泵的排出压力之上应注意的是，液压泵虽说是压力源，但液压泵自身给工作油加一定的压力而产生液压是不可能的。液压泵将作业所需要的流量的工作油顶对着负荷强制地向回路压出，其结果使压力上升。 所谓负荷，例如铲斗铲满土砂，大臂要上升的时候，土砂、铲斗、小臂、大臂的重量就是负荷。沿这个重量的相反方向，伸长大臂油缸，送进工作油时就产生了压力。而且负荷越大压力越大。这是排出压力，所谓压力源，是将所需流量的工作油与那时的负荷反向强制地送出的装置。这种表述方法可能容易理解。 1 - 14 固定容量泵和可变容量泵固定容量泵即使在低压下工作液排出最大流量，而可变容量泵可以根据负荷的具体情况控制排出量，防止了工作油的浪费。固定容量泵每旋转一周的泵的排出量不变，所以即使在低速运转、只需要小流量的场合泵也不断地排出固定量的工作油。即，与排出压力（负荷）无关地常时地排出最大流量。因此，低速运转时所并不需要的工作油未被使用又回到了油箱，不但是能量的浪费，还会招致工作油温的上升。然而可变容量泵可以感觉到负荷的大小，可根据负荷的实际情况排出最合适的流量（流动速度）。压力（负荷）上升时，流量减小，将流量×压力保持一定，所以可以负荷小的轻作业流量大、速度快，负荷大的重作业流量少、压力大地合理工作。这样，对于同样的工作，可变容量泵可以比固定容量泵的驱动引擎马力小。※在可变容量泵的排出量随压力的增加而减少的范围（图的曲线部分），流量×压力是定值。 引擎输出和液压泵（识图方法）泵被引擎P.Y.O轴的旋转力所驱动。现在， （假如流量设定为10，最大排出压力为10）如果用固定容量泵得到流量（10）×最大压力（10） = 100PS的液压输出，驱动此泵的引擎输出必须为100PS以上。（图中的虚线表示引擎输出随旋转数变化的曲线） 另外，可变容量泵的设计是，压力高于一个定值 （假如为7）后，流量减少。如有最大流量（10）×压力（7）=70PS流量（7）×最大压力（10）=70PS那样的70PS的引擎输出，就可以驱动此泵。当然，此时可变容量泵不能以最大压力（10的力）得到最大流量（10的速度），但是，在实际作业中，不可能出现在加上近于设定压的大负荷下按最高速度运转的情况。如果加上大负荷急速运转，惯性造成的重心移动和机器的损伤等安全方面的问题就要出来，所以一般的情况下都是加大负荷时慢运转，加小负荷是快运转。如上所述，根据作业情况可变容量泵可以在不同的时间点上达到10的力，10的速度。这是它的特长。固定容量泵（流量一定与压力无关）可变容量泵（压力上升到7以上时流量减小） 1 - 15 可变容量轴向活塞泵斜盘式通过改变斜盘的角度，斜轴式通过改变油缸块轴的角度来改变泵的排出量。那么以实际神户制钢的建设机械所使用的可变容量轴向活塞泵为例，看一看改变排出量的机构和控制装置。活塞泵的场合，活塞在缸体中往复运动的距离（行程）越长，吸入、排出的工作油的量越大。所以改变排出量时只要改变活塞的行程就可以。KOBELCO Yutani SK 系列液压挖掘机小型机所安装的斜盘式可变容量轴向活塞泵，通过改变斜盘的角度来改变排出量。斜盘的角度越大活塞的行程越长，排出量增加。而斜轴式可变容量轴向活塞泵，是通过改变与驱动轴相对的缸体轴的角度来改变排出量。缸体轴的角度越大，活塞的行程越长，排出量增多。 1 - 16 调节器泵的排出量的控制是靠有排出压力上升时自动地动作的阀门和弹簧的调节器来进行的。改变斜盘式泵的斜盘的角度，斜轴式泵的缸体轴的倾斜的控制装置称为调节器。使调节器动作有手动、液压和电气等方法，而在神户制钢的建设机械上使用的是液压动作的调节器。SK系列液压挖掘机是将排出压力（负荷）导入调节器，靠变化排出压力（负荷）来控制泵的排出量。另外，在履带式起重机的走行用泵等中，将操作杆的行程变化为压力，把此压力导入调节器来进行排出量的控制。那么用阀型调节器来控制的场合又是怎样的呢？排出压力达到一个定值后，阀门打开通过压力油，泵的伺服活塞在张大斜盘的角度方向上作用，增加排出量。用弹簧型调节器控制斜轴式泵的场合，排出压力上升，压力导入内装弹簧的小油缸，活塞推压连杆，减小缸体轴的角度，从而排出量减小。 弹簧式调节器的动作通常，调节器中的弹簧拉着连杆，在使斜盘或斜轴的角度张大的方向上作用着，当负荷变大时，泵的排出压力上升，导入调节器的压力油推压连杆，使斜盘或斜轴的角度减小，于是排出量减少。 阀门式调节器的动作通常，调节器中的弹簧拉着连杆，在使斜盘或斜轴的角度减小的方向上作用着。操作手杆时，对应着操作量的大小，将控制用液压泵的压力油导入调节器，推压连杆，张大斜盘或斜轴的角度，使排出量增大。控制用液压泵 1 - 17 阀的概念为了按照目的进行工作而控制工作油的流动方向、流量、压力的是阀，有方向控制阀、流量控制阀、压力控制阀三种。如果只是将液压泵排出来的工作油送到液压油缸和液压马达，是不可能按照所希望的方向、速度、压力来进行工作，也不能进行复杂的连续动作。为使执行元件按照目的工作，对工作油的流动方向、流量、压力进行控制的就是阀，按其作用分为以下三种：方向控制阀（方向转换阀、单向阀等）流量控制阀（节流阀、流量调整阀、分集流阀等）压力控制阀（溢流阀、减压阀、顺序阀、反平衡阀、卸荷阀等）随着液压装置被要求性能提高，和具有更高的作用，靠新的构造和新的组合而具有更复杂控制机能的阀不断地被开发了出来。这里，讲的只是基本的阀的构造和作用。 阀的种类和建设机械液压泵和后面将要谈到的执行元件有各种各样。在建设机械中（即使带有控制用的阀等）都是作为单独的液压装置来使用的。不过阀按照其机能或是构造分有着更多的种类，动作也复杂。而且，在这里分类的阀很少被单独使用，例如，旋转制动阀其实是溢流阀、单向阀、反平衡阀等组合使用的减压阀块。并没有一个所称谓的、实际的制动阀。（在液压回路图中，阀块用一点划线来表示。） 1 - 18 控制阀这是安在油的分道上、将油流向左右转换的极为简单的控制阀。中间有阀芯左右移动，将油向左或向右地改变前进方向。这样简单的控制阀看图就可以明白其道理，如果是复杂的阀就不行了。但是如果将复杂的阀门的原理简单地示意地画出也可使人立刻明白。右图为表示控制阀的作用的示意图。阀芯发挥作用的原因是其在左右两通的位置上，示意图中画着两个方箱，每个方箱中都分别画着阀芯在右时和阀芯在左时的油的通路的连接方法。方向中的箭头表示油流动的方向， 表示不通。明白了这些表示，一看示意图就会立刻明白在阀芯的作用下油的流向是如何改变的。但图上画的只是静止的表示，实际情节在自己脑子里请好好想一想。这是三通转换控制阀。示意图中所以方箱也有三个。就用这个控制阀操作一下液压油缸看看吧。阀的旁边给出的就是示意图，如果能读懂示意图就不看文字也能明白原理。 阀芯处于正中的时候由泵来的油返回油箱，油缸的油在控制阀被阻塞，油缸这时即使从外部加力也不能动。此状态称为中立。阀芯向右移动时由泵来的油进入油缸的左部，推压活塞，所以活塞杆伸出。油缸的右侧的油被活塞挤出，通过控制阀返回油箱。阀芯向左移动时由泵来的油进入油缸的右部，推压活塞，所以活塞杆缩回。油缸的左侧的油被活塞挤出，通过控制阀返回油箱。图中所示有阀芯的中间的孔，也有通过此孔的控制阀。此控制阀和前页的控制阀是完全一样的作用，只是中间开了孔，结构变得简单。阀芯在正中间从泵来的油通过阀芯中心的孔，照原样返回油箱。油缸的油在控制阀被阻止，油缸不动。将阀芯向左移动时由泵来的油进入油缸的左侧推压活塞，所以活塞杆伸出。油缸的右侧的油被活塞挤出，通过控制阀返回油箱。将阀芯向右移动时由泵来的油进入油缸的右部，推压活塞，所以活塞杆缩回。油缸的左侧的油被活塞挤出，通过控制阀返回油箱。 下面也是安了单向阀的控制阀的例子。和前页的构造不同，但在作用上是完全相同的控制阀。也装着单向阀。由于控制阀的构造不同，从泵来的油不但在上的时候，而且在下的时候也通过单向阀流向油缸。示意图中也是这样表示的。同时，在下的时候，流向油缸的油没有通过单向阀的必要，但控制阀的构造是那样的，所以流了，这并没有什么其它的意义。而示意图是照实画出着。阀芯动作常见的有将阀芯直接连接到控制杆，和靠杆和连杆连接，通过操作控制杆来使阀芯动作的方法。无论是哪一种方法，当用手使阀芯动作时都在示意图中标出下面的记号。 另外也有不用控制杆而用脚踏板来使阀芯动作的。如果是脚踏操作就在示意图中标上下面的记号。如果表示“人使动作”时，即使是脚踏也和用手时一样地表示。另外，也有用机械带动的场合。例如用凸轮带动。示意图中用如下记号表示。利用压缩空气动作汽缸时用下面的记号表示。即使有两个油缸，如果两个油缸同时操作使用一个控制阀就够了。但是，象小臂油缸和铲斗油缸那样地进行分别的操作时，就需要有各自油缸用的控制阀。然而要将从液压泵来的油照图那样分给了两方的控制阀时，如果只是一方的控制阀是中立的，油就会通过那个控制阀，向油箱逃逸，而另一个控制阀即使被开动那侧的油缸也不动作。这样当然不行，必须要研究出办法，使只在两方的控制阀中立的时候从泵来的油向油箱逃逸而只是单方中立时就不向油箱逃逸。下图就是被研究出来的控制阀。光从这个图来看也很难了解其结构原理，还是用示意图说明之。在小臂控制阀，即使是中立的时候由泵来的油也不返回油箱，而是向铲斗控制阀流，所以铲斗油缸动作。 另外，小臂控制阀移动到中立以外的位置时，到铲斗控制阀去的通路被关闭，油不逃逸，所以小臂油缸动作。在此回路中只有小臂控制阀中立的时候油才流向铲斗回路，所以，小臂油缸动作着的时候铲斗油缸不能操作。前页的阀是这个。这样，小臂油缸和铲斗油缸都可以同时动作了。此阀也可使两方的油缸同时动作。但是此时，是由小臂油缸出来的油使铲斗动作的，所以压力变弱。请看这里说明图中的阀芯，如果从左侧的图看，阀芯的粗的部分是光滑溜平的，而实际上却像右侧图那样有很多缺口和沟槽。为什么要这样，现在简单地说明一下。如果没有缺口，即使阀芯打开一点通路油也会猛然大量流出，想有控制地打开，一点一点地移动液压油缸也是难以做到的，同时阀芯的动作变得不平滑。另外，关闭的时候也是通路突然急速关闭，这样由于液流的急速停止而引起油中产生异常压力（浪涌压力）。如果有缺口这个缺点就可以被避免。沟槽的作用是防止阀芯的动作艰涩，和变得不能进行。在控制阀的中间，阀芯在与阀身吻合良好的地方遮住油，但是如果那里的微小的缝隙中有不均匀现象、和缝隙里有脏物的时候阀芯周围就会产生不同的压力，阀芯的压力被推向低的部分，于是出现动作生硬乃至不动的现象（液体固定现象）。 但是有沟槽的时候，压力传递到沟槽中时，一滚，压力就变得一样了，所以阀芯不会动作生硬和不动。不过当下列情况发生时动作还可能变得生硬。?阀芯中咬进脏物、渣子时?由于安装座的变形和配管的不当，而安装后阀身变形时?缝隙小，油压和油温上升时由于阀身的变形而阀芯紧迫的时候?油压和油温上升，配管伸缩，而使阀身变形时。

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