集成型復(fù)合控制液壓泵.pdf

1、液壓傳動與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動相比，具有傳動功率大、調(diào)節(jié)控制方便、傳動平穩(wěn)、調(diào)速范圍廣等一系列優(yōu)點，在現(xiàn)代機(jī)械特別是工程機(jī)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(shù)水平和性能的高低，在很大程度上決定了主機(jī)的整體性能和質(zhì)量。 由于柱塞泵可以達(dá)到很高的壓力和轉(zhuǎn)速，變量容易，結(jié)構(gòu)緊湊，單位功率體積小等優(yōu)點，在現(xiàn)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(jī)到小型的液壓夾具，從一般工業(yè)用

2、的固定式機(jī)械到行走車輛，從民用機(jī)械到軍用武器，都廣泛地使用了柱塞泵。絕大多數(shù)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(guān)的研究人員一直沒有停止對柱塞泵的改進(jìn)，特別是軸向柱塞泵。 挖掘機(jī)是建設(shè)工程施工中重要的設(shè)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(jī)工作中要完成回轉(zhuǎn)、斗桿、動臂、鏟斗、行走等動作，而且工作環(huán)境復(fù)雜惡劣，工作時功率很大。為了有效的利用發(fā)動機(jī)

3、功率及提高工作性能，既需要實現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動，又需要對這些動作能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，液壓挖掘機(jī)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(jī)在這樣方面有著先進(jìn)的技術(shù)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(chǎn)品大量采用集成技術(shù)，一是將多臺液壓泵集成為一體，簡化了主機(jī)傳動裝置，便于在主機(jī)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(fù)流量控制

4、等集成于液壓泵，形成具有多種控制功能的復(fù)合控制系統(tǒng)以滿足挖掘機(jī)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(shù)的發(fā)展，在上述復(fù)合控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還出現(xiàn)了采用電液比例控制技術(shù)的變功率控制液壓泵，近年來，又出現(xiàn)了數(shù)字控制的挖掘機(jī)用液壓泵。 近年來，我們雖然在提高產(chǎn)品的技術(shù)性能方面，也做了大量的工作，但與國外公司的產(chǎn)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(jī)的技術(shù)(主

5、要是日本的產(chǎn)品)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，生產(chǎn)和國外同類產(chǎn)品性能相當(dāng)?shù)妮S向柱塞泵，并形成成套的后續(xù)關(guān)于同類產(chǎn)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(chǔ)發(fā)展起來的，所以普通軸向柱塞泵的設(shè)計方法都適合于此雙聯(lián)泵的設(shè)計，而關(guān)于斜軸式和斜盤式軸向柱塞泵的系統(tǒng)的設(shè)計方法也是比較成熟的。首先對液壓泵進(jìn)行運(yùn)動分析和受力分析以及關(guān)鍵摩擦副的油油膜分析，進(jìn)行液壓泵各個部件的設(shè)計計算，主要是傳動軸、傳動齒輪的設(shè)計，以及缸體、配流盤支承結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

6、。為了提高軸向柱塞泵的使用壽命，對軸向柱塞泵的關(guān)鍵摩擦副在材料上、結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，提高潤滑油膜的質(zhì)量，改善摩擦副的減摩抗磨性能，特別是通過結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，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(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行多泵集成設(shè)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(shè)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(qiáng)度、壽命和良好的加工工藝性，又要使液壓泵的

7、結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝和維修。然后進(jìn)行控制機(jī)構(gòu)的分析、設(shè)計，這里我們采用把交叉功率控制、負(fù)流量控制、變功率控制三種控制方式集成在一起的復(fù)合控制方式，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，達(dá)到最佳的控制效果。在設(shè)計過程中利用AMEsim軟件進(jìn)行復(fù)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(diào)節(jié)控制器的設(shè)計問題，以盡可能簡潔的方式實現(xiàn)多種控制方式的集成，并保證各種控制之間不會出現(xiàn)相互沖突，各種控制均具有良好的穩(wěn)定性。最后對所設(shè)計的泵的性能測量結(jié)果和仿真結(jié)

8、果對比表明，這種控制方式具有很好的控制效果，達(dá)到實際運(yùn)用的要求，在未啟動負(fù)流量控制的情況下，兩個泵根據(jù)負(fù)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(diào)節(jié)比例電磁鐵的輸入電流在一定范圍內(nèi)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(fù)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(xiàn)按需供油。 在雙聯(lián)泵本身設(shè)計完成以后，要對組成元件的加工

9、工藝和裝配提出嚴(yán)格的要求，這在以前國內(nèi)對于軸向柱塞泵的設(shè)計中是經(jīng)常被忽略的，而實踐經(jīng)驗表明，一個好的設(shè)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(chǎn)的泵能夠?qū)崿F(xiàn)原始設(shè)計的性能和改進(jìn)的效果。通過實際的試驗和測量表明，實際成產(chǎn)的泵基本實現(xiàn)了課題的要求，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)，也為此種泵后續(xù)的改進(jìn)指明了方向。在后續(xù)研究中要進(jìn)一步把液壓技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合，把計算機(jī)技術(shù)用于液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字控制，提高液壓