集成型复合控制液压泵
- 发布时间：2013/1/18 10:43:40
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由于柱塞泵可以达到很高的压力和转速，变量容易，结构紧凑，单位功率体积小等优点，在现代液压传动中，柱塞泵是使用zui广的液压动力元件之一，从万吨以上的重型液压机到小型的液压夹具，从一般工业用的固定式机械到行走车辆，从民用机械到军用武器，都广泛地使用了柱塞泵。绝大多数液压元件本身都是相对很成熟的，但是为了提高柱塞泵的使用寿命和总体性能，工程师和相关的研究人员一直没有停止对柱塞泵的改进，特别是轴向柱塞泵。
挖掘机是建设工程施工中重要的设备，对于矿山企业、建筑行业等是*的，它使用的动力装置就是轴向柱塞泵。挖掘机工作中要完成回转、斗杆、动臂、铲斗、行走等动作，而且工作环境复杂恶劣，工作时功率很大。
为了有效的利用发动机功率及提高工作性能，既需要实现复合运动，又需要对这些动作能够进行调节，液压挖掘机的液压回路从zui初的单泵系统发展到如今的双泵系统或者多泵系统。日本液压挖掘机在这样方面有着*的技术优势，其zui大的优势点就在于液压传动及控制系统。在液压泵方面，国外公司的产品大量采用集成技术，
一是将多台液压泵集成为一体，简化了主机传动装置，便于在主机上安装和维修。
二是在液压泵的控制方面，改变了原来的单一的恒功率控制方式，将压力截断控制、交叉功率控制、负流量控制等集成于液压泵，形成具有多种控制功能的复合控制系统以满足挖掘机在节油、提高工作效率及工作平稳性方面的新要求。随着电子控制技术的发展，在上述复合控制系统的基础上，还出现了采用电液比例控制技术的变功率控制液压泵，近年来，又出现了数字控制的挖掘机用液压泵。
近年来，我们虽然在提高产品的技术性能方面，也做了大量的工作，但与国外公司的产品相比，在集成度、性能稳定性和可靠性方面，仍存在较大的差距。我们的研究也是在借鉴国外液压挖掘机的技术（主要是日本的产品）的基础上进行改进，生产和国外同类产品性能相当的轴向柱塞泵，并形成成套的后续关于同类产品的研发能力。
由于此种泵是在单独的轴向柱塞泵的基础发展起来的，所以普通轴向柱塞泵的设计方法都适合于此双联泵的设计，而关于斜轴式和斜盘式轴向柱塞泵的系统的设计方法也是比较成熟的。首先对液压泵进行运动分析和受力分析以及关键摩擦副的油油膜分析，进行液压泵各个部件的设计计算，主要是传动轴、传动齿轮的设计，以及缸体、配流盘支承结构优化设计。
为了提高轴向柱塞泵的使用寿命，对轴向柱塞泵的关键摩擦副在材料上、结构上进行优化，提高润滑油膜的质量，改善摩擦副的减摩抗磨性能，特别是通过结构上的改进，在配流盘处引入效果较好的辅助支承。在完成液压泵传动部分的设计的基础上进行多泵集成设计，需解决将多台泵集成在一起的传动链布局和受力优化设计问题，这里主要是借助SolidWorks三维绘图软件和CosmosWork分析软件，既要保证各零部件有足够的强度、寿命和良好的加工工艺性，又要使液压泵的结构紧凑，便于安装和维修。然后进行控制机构的分析、设计，这里我们采用把交叉功率控制、负流量控制、变功率控制三种控制方式集成在一起的复合控制方式，发挥各自的优势，达到*的控制效果。
在设计过程中利用AMESim软件进行复核控制方式的静态和动态仿真，解决多种控制方式集成在一起时调节控制器的设计问题，以尽可能简洁的方式实现多种控制方式的集成，并保证各种控制之间不会出现相互冲突，各种控制均具有良好的稳定性。zui后对所设计的泵的性能测量结果和仿真结果对比表明，这种控制方式具有很好的控制效果，达到实际运用的要求，在未启动负流量控制的情况下，两个泵根据负载情况按总功率变量方式变量，双泵压力可能不相等，但排量一致，其功率可以通过调节比例电磁铁的输入电流在一定范围内改变。
如果在工作中，系统需要限制油泵所排出的流量，则可在负流量控制口输入一定的控制压力，油泵将按照控制压力的高低，超越恒功率变量控制，将其排量减小到所需位置而实现按需供油。
在双联泵本身设计完成以后，要对组成元件的加工工艺和装配提出严格的要求，这在以前国内对于轴向柱塞泵的设计中是经常被忽略的，而实践经验表明，一个好的设计方法只有在合理的加工工艺的支持下才能发挥它的作用，所以这里的加工和装配是为了保证实际生产的泵能够实现原始设计的性能和改进的效果。通过实际的试验和测量表明，实际成产的泵基本实现了课题的要求，为后续研究奠定了基础，也为此种泵后续的改进指明了方向。在后续研究中要进一步把液压技术和电子技术结合，把计算机技术用于液压系统，实现数字控制，提高液压系统的集成度和稳定性。