柱塞倾斜式变量泵恒功率控制功能原理性误差的研究.pdf

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０２８柱塞倾斜式变量泵恒功率控制功能原理性误差的研究薛亚峰（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西太原０３０００６）摘要：从恒功率变量机构之间的运动关系出发，分析恒功率控制阀和滚轮柱对摇杆的作用力，推导倾斜柱塞的运动方程，计算斜盘倾角与斜柱塞位移之间的函数关系，建立从斜盘倾角到工作压力和输出流量的映射，证明并计算柱塞倾斜式变量泵恒功率控制功能存在的原理性误差。关键词：轴向柱塞泵

2、；斜柱塞；变量机构；恒功率控制；原理性误差中图分类号：ＴＨ１３７?５１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－０８９－４ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＣｏｎｓｔａｎｔＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＰｒｉｎｃｉｐｌｅＥｒｒｏｒｏｆＶａｒｉａｂｌｅＰｕｍｐｗｉｔｈＩｎｃｌｉｎｅｄＰｉｓｔｏｎＸＵＥＹａｆｅｎｇ（ＴａｉｙｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｓｔａ

3、ｎｔｐｏｗｅｒｖａｒｉａｂｌｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｃｔｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｖａｌｖｅａｎｄｃｏｎｔａｃｔｒｏｌｌｅｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｉｎｃｌｉｎｅｄｐｉｓｔｏｎｗａｓｄｅｒｉｖｅｄ，ｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｓｃｒｅｗｓｗａｓｈｐｌａｔｅａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｉｎｃｌｉｎｅｄｐｉｓｔｏｎｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｍａｐｐｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｓｃｒｅｗｓｗａｓｈｐｌａｔｅｔｏｗｏｒｋｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｏｕｔｆｌ

4、ｏｗｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｃｏｎｓｔａｎｔｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｅｒｒｏｒｏｆｖａｒｉａｂｌｅｐｕｍｐｗｉｔｈｉｎｃｌｉｎｅｄｐｉｓｔｏｎｗａｓｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｘｉａｌｐｉｓｔｏｎｐｕｍｐ；Ｉｎｃｌｉｎｅｄｐｉｓｔｏｎ；Ｖａｒｉａｂｌｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｃｏｎｓｔａｎｔｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ；Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｅｒｒｏｒ恒功率控制功能通过调节泵的工作压力和输出流而确定控制阀的工作位置。如果工作压力超过设定的量，使轴向柱塞泵在驱动转速恒定时的输出功率不超恒功率起始控制压力，控制阀阀芯在摇杆力的作用下过预定值，满足工作压力

5、和输出流量之间的双曲线函向右移动，工作压力同时作用在变量柱塞和变量活塞数关系。恒功率控制功能的意义在于提高整机工作效上，在差动作用下斜盘朝排量减小的方向摆动，摇杆率，使原动机－泵－负载更好地匹配，从而减少原动上的可变力臂相应缩短，从而使排量以工作压力增加［３］机能耗，达到节能目的。目前，国内对于恒功率控制的相同比例减小，而不超过预定的驱动功率。经过［１－２］功能的研究主要集中在控制系统的仿真方面，但以上分析可以得到恒功率半闭环控制流程图，如图２在系统建模过程中对恒功率控制功能涉及到的机构以所示。及机构之间的运动关系做了许多简化和近似，所以仿真结果与实际情况有一定的误差

6、，而且这种误差无法确定。因此，从柱塞、斜盘、变量顶杆、变量活塞、滚轮柱、摇杆、恒功率控制阀等相关机构之间的运动关系出发，准确建立柱塞倾斜式变量泵从斜盘倾角到工作压力和输出流量的映射，对恒功率控制功能的研究是非常必要的。１恒功率控制机构与工作原理文中所研究的恒功率控制机构采用的是煤矿机械液压系统中常用的压力－位移反馈方式，控制过程中压力信号的接受、传递、反馈全部由机械构件完成，结构稳定，工作可靠。如图１所示，滚轮柱接受工作压力信号并将作用力传递到摇杆一端，恒功率控制阀图１恒功率控制原理外部可调弹簧力作用在摇杆另一端，两力相互作用从收稿日期：２０１４－１１－０６基金项目：

7、中国煤炭科工集团太原研究院自立项目（Ｚ２０１４⁃０３）作者简介：薛亚峰（１９８５—），男，硕士，助理研究员，研究方向为液压元件的开发与液压系统的设计。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕ⁃ｅｙａｆｅｎｇ０５１＠１６３?ｃｏｍ。·９０·机床与液压第４４卷表示斜盘转过γ角度时的位置；斜盘到回转中心的距离为ｈ，排量为零时ＡＯ与Ｙ轴的夹角为α。由三角函数关系可得：２２（Ｌ＋Ｌ）＋（Ｌ－Ｌ）＝Ｌ（５）Ａ′ＹＢ′ＹＢ′ＸＡ′ＸＡ′Ｂ′图２恒功率控制流程图ｈ＋Ｌ＋Ｌ＝Ｌ（６）Ｂ′ＹＢＢ′ＡＢ２摇杆受力分析恒功率控制阀阀芯作用于摇杆一端的力为Ｆ，由外部弹簧调定，力臂长度为常数ｌ；滚轮