1A4VG变量泵伺服机构动态特性分析

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1、·8·煤矿机电2005年第2期A4VG系列变量泵伺服机构动态特性分析李泽松，寇子明(太原理工大学矿山机电液研究所，山西太原030024)摘要:阐述了A4VG型工程液压泵伺服变量机构的工作原理及伺服阀的结构，建立了动态数学模型，进行了仿真试验。关键词:伺服机构;动态特性;变量泵中图分类号:137.51文献标识码:B文章编号:1001-0874(2005)02-0008一03SERVODynamicsAnalysisofA4VGSeriesVariable一displacementPumpsLIZe-song,KOUZi-ming(TaiyuanUnivers

2、ityofTechnology,Taiyuan030024，China)Abstract;Inthispaper,theoperationprincipleofservomechanismandthestructureofservovalveofA4VGseriesengineeringhydraulicvariable-displacementpumpsareexplained.ThemathematicalmodelofSERVOdynamicsisalsoprovidedandthesimulationexperimentiscarriedout.K

3、eywords:servomechanism(SERVO);dynamics;variable-displacementpumpA4VG系列变量泵是德国力士乐公司生产的工程液压泵，在工程机械上得到广泛应用，亦用于矿井单轨吊辅助运输系统。本文对A4VG系列变量泵伺一Pz服变量机构动态特性作了初步探索。1伺服变f机构A4VG系列变量泵采用机液伺服机构，通过控1一推杆;p2一主阀芯;3一弹簧拉杆;4一弹簧制伺服阀开口来改变变量活塞的位移，进而改变泵5一主阀体;6一限位螺钉;7一反馈杠杆斜盘的倾角，达到变量的目的。该系统是力反馈式图1伺服阀内部结构图闭环控制回路，

4、具有结构紧凑，响应快速等优点，且便于远程控制[‘]。伺服阀结构见图1，它的作用是根据输人油压的变化导通控制油路和控制变量活塞。主阀芯2在中位为关闭状态，a-Y1,b-Y2都不通;左位(阀芯向右移动)导通a-Yl及Y2与回油口;右位(阀芯向左移动)导通b-Y2及Y1与回油口。反馈机构由弹簧4、弹簧拉杆3和反馈杠杆7组成。图2系统原理图A4VG系列变量泵伺服变量系统的工作原理见设Ff为阀芯受到的弹簧力，A。为控制油作用图2，输入为伺服阀的控制油压却=P1-P2，输出为于推杆的有效面积。忽略阀芯上的粘性摩擦力、瞬变量活塞的位移XP0态液动力和稳态液动力，则当平衡

5、条件OPAo=Ff满万方数据2005年第2期煤矿机电一王l足时，主阀芯处于中位，控制油不能进人伺服油缸;九-l︺月r0。。一活塞固有振荡频率，。。=V月当今州。=凡二0时，x，二0，则斜盘倾角0二0，泵的输出流量为0o(2)伺服阀方程〔，]当ApAo>Ff时，平衡破坏，主阀芯向右移动，伺.，，、._.一一_a+b根据杠杆原理:xn二cxP服阀处于左位，控制油进人油缸左腔，推动活塞向右移动;同时，活塞杆推动反馈杠杆绕C点的固定销_、‘，_a+b弹簧力:Fh=二言-khxp“klkhxp逆时针转动，反馈杠杆带动弹簧拉杆向左摆，与一，，。a+b，却A。方向相反的

6、弹簧力Fh增加，作用在主阀芯上汉fir,刀:rf二‘t万r“二“1'CZkhxpL的反馈力Ff也增加，当达到ApA。二Ff时，重新满足a+U、，，，一~_.‘，a+b，主阀芯平衡条件，截断油路，变量活塞停止移动，液式中:‘*为阀簧刚度，‘，=竺龙上;k,=压泵稳定在某一流量。当ApA,

7、:QL=AX*P[1〕与ApAo-Ff)式中:A一活塞有效作用面积;仁6]xP一活塞移动速度。5s2+2氛cd=os+田nO阀芯截流口流量线性化方程:Co式中:eo一阀芯阻尼比，eoQL=k,x，一kPpL[2]一2、mkh~'式中:kx一流量增益系数;。。一阀芯固有振荡频率9WnO=kMmhkP一流量压力系数;xv一阀芯位移;(3)系统框图几一负载压力由式[41,[6]画出系统框图如图3}变量活塞的动力学方程:ApL=MiP+CX,P+k,xp+FL仁3]式中:M一活塞及负载质量;C一活塞阻尼系数;ks一复位弹簧刚度;XP一活塞位移;图3系统框图FL一负

8、载力对式[1]、[2」、[3〕进行Laplace变换，得:该伺服系