摘 要：通过对带DA阀的A4V液压泵的控制原理进行系统分析，论证了其利用DA阀的自动调节作用，始终保持液压泵扭矩与发动机的输出扭矩的最佳匹配，防止了机械系统发动机因负载过大而熄火，并提高了使用效率，同时也减轻操作者的心理负担。带DA阀的A4V液压泵在机械行业必将得到越来越广泛应用。

　　关键词：转速感应控制阀 液压泵 控制原理 控制压力 排量

　　一、引言

　　带DA控制阀的A4V液压泵是我国引进德国力士乐公司专利技术生产的产品，它可以无级调节其排量，从而自动控制工程机械达到最理想工作状态，同时还可以减轻操作者的疲劳和负担，因此在建筑机械、工程机械、农业机械、矿山机械等行业得到越来越广泛的应用。它适用于以上机械的静压传动机构和闭式回路系统。

　　二、控制原理

　　1. A4V液压泵结构简介

　　带DA控制阀的A4V液压泵结构如图1所示，主要由主泵、配流阀块、DA控制阀、辅助泵组成。主泵为斜盘式轴向柱塞变量泵。辅助泵一般为齿轮式定量泵，它与主泵通轴联接，DA控制阀一端与主泵变量缸相通，另一端与辅助泵出口相连，配流块用于主泵输入和输出油液，其上插装了一对跨管式高压溢流阀和一个三位四通电磁换向阀以及一个低压溢流阀(图中未示出)。

　　图1 带DA控制阀的A4V液压泵结构图

　　2. DA控制阀工作原理

　　DA液压阀又称转速感应控制阀，其结构原理如图2所示。它主要由调节螺杆、阀体、阀芯、弹簧、调节套筒、阻尼板等组成。

　　图2 DA控制阀结构原理图

　　当辅助泵向阀输入压力为P1，流量为Q1的油液时，在阻尼板两侧产生压差△P，该压差克服弹簧力推动阀芯左移，使控制窗口打开，输出控制压力为P3的油液，此时P3又作用在面积差△A= A1-A2上，产生一个使阀芯右移关闭控制窗口的反馈力，使阀芯处于一个平衡位置。若忽略阀芯上稳态轴向液动力的影响，则阀芯工作的稳态平衡条件为：

(1)

　　设△P= P1 -P2，△A= A1-A2 ，A0=A3，则

(2)

式中：P1——DA阀的进口压力;P2——阻尼板后油液压力(可由一溢流阀调定);P3——DA阀输出的控制压力;F一弹簧力;△P——节流阀前后的压力差;△A——A1和A2的面积差;;。

　　(2)式表明，当DA阀结构尺寸确定后，控制压力只与压力油在阻尼板处产生的压差△P及弹簧力相关。由于阻尼板节流小孔为薄壁小孔，液流的收缩作用不受管壁的影响，故节流孔处的前后压差与介质粘度无关，则流经小孔的流量为：

(3)

式中：Cq——流量系数;AT——节流小孔面积，/4,;——油液密度;d0——阻尼孔直径。

　　将(3)式代入(2)式，并整理得：

(4)

设，则得

(5)

　　上式即为DA阀输出压力P3与输入流量Q1关系式，称为P3—Q1控制曲线，可以描绘为一条抛物线。

　　(5)式表明，DA阀的输出控制压力P3与输入流量Q1的平方成正比，由于变量泵和定量泵同轴，则Q1与泵的传动转速成正比，因而DA阀可根据其入口流量，输出一个与泵的传动转速的平方成比例的控制压力P3 。P3进入主泵变量缸，控制斜盘倾角，达到无级调节主泵排量的目的。由此可见，DA控制阀将变量泵的转速转变成定量泵的对应流量，并将输出的控制压力与变量泵的控制机构联在一起，构成—个典型的DA控制闭式液压系统。

　　对于操作者来说，有两个概念值得注意，一是控制起点，二是控制范围。控制起点指DA阀的控制压力能够推动主泵斜盘开始偏转时的发动机转速值，它可以通过调节弹簧的预压缩量来确定。控制范围则是指DA阀的控制压力能够推动主泵斜盘偏转角度增量从零到最大的发动机转速范围值，它可以通过改变弹簧刚度和阻尼孔径进行调整。

　　3. A4V液压泵系统原理分析

　　带DA控制阀的A4V液压泵系统原理如图4所示。该系统由主泵、

　　图4 带DA控制阀的A4V液压泵系统原理图

　　辅助泵、变量缸、电磁换向阀、DA阀、低压溢流阀以及两个高压溢流阀组成。辅助泵与主泵同轴线，可以实现通轴驱动，其作用是为主泵升压和为DA阀提供控制油液，该控制油液的压力由低压溢流阀调定。高压溢流阀的作用一是保护静压传动的高压一侧免受过载，二是在电磁阀换向时对低压一侧起到升压作用。低压溢流阀用以调节DA阀P2腔输出的补油压力。电磁换向阀用于控制进入变量缸的油液流向。DA控制阀根据辅助泵输出的流量大小，向主泵变量缸输出与之成比例的控制压力油，使泵排量可以从零到最大无级调节，若改变斜盘的倾角方向，即可以改变泵输出流量的流向。

　　由于液压泵输出流量随DA阀控制压力P3随而变化，P3又随Q1变化，Q1可以转化为发动机内燃机(发动机)的转速n，因此可描绘出如图5所示的内燃机的输入功率与转速、液压泵的输出功率与转速的关系曲线。由此，可以通过调节DA阀的控制范围，以调整泵的输出功率，使其总是处于内燃机输入功率的曲线之下，保证不发生过载。图中两条曲线之差即为内燃机的富余功率，可以将其用于其它功率消耗中，例如，包含有驱动系统和工作系统的行走机械，经过适当调整后，在整个工作过程中，就可以自动分配驱动系统和工作系统的消耗功率，使之与内燃机很好地匹配，从而保证整个系统总是处于最佳工作状态。

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