集成型復合控制液壓泵.pdf

1、液壓傳動與傳統(tǒng)的機械傳動相比，具有傳動功率大、調節(jié)控制方便、傳動平穩(wěn)、調速范圍廣等一系列優(yōu)點，在現代機械特別是工程機械行業(yè)，越來越廣泛地使用液壓傳動，而液壓泵作為液壓系統(tǒng)的核心元件，其技術水平和性能的高低，在很大程度上決定了主機的整體性能和質量。 由于柱塞泵可以達到很高的壓力和轉速，變量容易，結構緊湊，單位功率體積小等優(yōu)點，在現代液壓傳動中，柱塞泵是使用最廣的液壓動力元件之一，從萬噸以上的重型液壓機到小型的液壓夾具，從一般工業(yè)用

2、的固定式機械到行走車輛，從民用機械到軍用武器，都廣泛地使用了柱塞泵。絕大多數液壓元件本身都是相對很成熟的，但是為了提高柱塞泵的使用壽命和總體性能，工程師和相關的研究人員一直沒有停止對柱塞泵的改進，特別是軸向柱塞泵。 挖掘機是建設工程施工中重要的設備，對于礦山企業(yè)、建筑行業(yè)等是必不可少的，它使用的動力裝置就是軸向柱塞泵。挖掘機工作中要完成回轉、斗桿、動臂、鏟斗、行走等動作，而且工作環(huán)境復雜惡劣，工作時功率很大。為了有效的利用發(fā)動機

3、功率及提高工作性能，既需要實現復合運動，又需要對這些動作能夠進行調節(jié)，液壓挖掘機的液壓回路從最初的單泵系統(tǒng)發(fā)展到如今的雙泵系統(tǒng)或者多泵系統(tǒng)。日本液壓挖掘機在這樣方面有著先進的技術優(yōu)勢，其最大的優(yōu)勢點就在于液壓傳動及控制系統(tǒng)。在液壓泵方面，國外公司的產品大量采用集成技術，一是將多臺液壓泵集成為一體，簡化了主機傳動裝置，便于在主機上安裝和維修。二是在液壓泵的控制方面，改變了原來的單一的恒功率控制方式，將壓力截斷控制、交叉功率控制、負流量控制

4、等集成于液壓泵，形成具有多種控制功能的復合控制系統(tǒng)以滿足挖掘機在節(jié)油、提高工作效率及工作平穩(wěn)性方面的新要求。隨著電子控制技術的發(fā)展，在上述復合控制系統(tǒng)的基礎上，還出現了采用電液比例控制技術的變功率控制液壓泵，近年來，又出現了數字控制的挖掘機用液壓泵。 近年來，我們雖然在提高產品的技術性能方面，也做了大量的工作，但與國外公司的產品相比，在集成度、性能穩(wěn)定性和可靠性方面，仍存在較大的差距。我們的研究也是在借鑒國外液壓挖掘機的技術(主

5、要是日本的產品)的基礎上進行改進，生產和國外同類產品性能相當的軸向柱塞泵，并形成成套的后續(xù)關于同類產品的研發(fā)能力。 由于此種泵是在單獨的軸向柱塞泵的基礎發(fā)展起來的，所以普通軸向柱塞泵的設計方法都適合于此雙聯泵的設計，而關于斜軸式和斜盤式軸向柱塞泵的系統(tǒng)的設計方法也是比較成熟的。首先對液壓泵進行運動分析和受力分析以及關鍵摩擦副的油油膜分析，進行液壓泵各個部件的設計計算，主要是傳動軸、傳動齒輪的設計，以及缸體、配流盤支承結構優(yōu)化設計

6、。為了提高軸向柱塞泵的使用壽命，對軸向柱塞泵的關鍵摩擦副在材料上、結構上進行優(yōu)化，提高潤滑油膜的質量，改善摩擦副的減摩抗磨性能，特別是通過結構上的改進，在配流盤處引入效果較好的輔助支承。在完成液壓泵傳動部分的設計的基礎上進行多泵集成設計，需解決將多臺泵集成在一起的傳動鏈布局和受力優(yōu)化設計問題，這里主要是借助SolidWorks三維繪圖軟件和CosmosWork分析軟件，既要保證各零部件有足夠的強度、壽命和良好的加工工藝性，又要使液壓泵的

7、結構緊湊，便于安裝和維修。然后進行控制機構的分析、設計，這里我們采用把交叉功率控制、負流量控制、變功率控制三種控制方式集成在一起的復合控制方式，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，達到最佳的控制效果。在設計過程中利用AMEsim軟件進行復核控制方式的靜態(tài)和動態(tài)仿真，解決多種控制方式集成在一起時調節(jié)控制器的設計問題，以盡可能簡潔的方式實現多種控制方式的集成，并保證各種控制之間不會出現相互沖突，各種控制均具有良好的穩(wěn)定性。最后對所設計的泵的性能測量結果和仿真結

8、果對比表明，這種控制方式具有很好的控制效果，達到實際運用的要求，在未啟動負流量控制的情況下，兩個泵根據負載情況按總功率變量方式變量，雙泵壓力可能不相等，但排量一致，其功率可以通過調節(jié)比例電磁鐵的輸入電流在一定范圍內改變。如果在工作中，系統(tǒng)需要限制油泵所排出的流量，則可在負流量控制口輸入一定的控制壓力，油泵將按照控制壓力的高低，超越恒功率變量控制，將其排量減小到所需位置而實現按需供油。 在雙聯泵本身設計完成以后，要對組成元件的加工

9、工藝和裝配提出嚴格的要求，這在以前國內對于軸向柱塞泵的設計中是經常被忽略的，而實踐經驗表明，一個好的設計方法只有在合理的加工工藝的支持下才能發(fā)揮它的作用，所以這里的加工和裝配是為了保證實際生產的泵能夠實現原始設計的性能和改進的效果。通過實際的試驗和測量表明，實際成產的泵基本實現了課題的要求，為后續(xù)研究奠定了基礎，也為此種泵后續(xù)的改進指明了方向。在后續(xù)研究中要進一步把液壓技術和電子技術結合，把計算機技術用于液壓系統(tǒng)，實現數字控制，提高液壓