负载敏感泵的动态特性分析与仿真研究

　　液压技术虽然有许多优势,但却有效率低、能量浪费大等不可忽视的弱点,所以节能是液压传动技术应该探讨的重要课题之一。负载敏感泵控系统由相应控制阀感应外部信号改变泵自身输出的流量和压力来匹配负载,避免了一般液压系统中由于溢流阀和节流阀带来的溢流和节流损失,使其具备了能量损失小、效率高的特点,如今得到广泛的运用。

　　本文在分析负载敏感泵原理的基础上,推导出负载敏感泵的数学模型,通过在图形化仿真环境AMES-im中建立负载敏感泵的模型,深入分析变量机构参数对负载敏感泵动态特性的影响,对理解、使用以及设计负载敏感泵都有一定的参考价值。

　　1 负载敏感泵自动调节原理

　　负载敏感泵控系统原理图如图1所示,p_L为负载需要的压力,通过流量控制阀5泵的流量Q_L为负载需要的流量。当阀5的开度减小,表明负载需求流量减小,此时泵输出的流量大于负载所要求的流量,则阀5进出口压差p=p_S-p_L增大,推动负载敏感阀1阀芯向右运动,使泵出口通过阀1左位与变量缸大腔3连通,由于变量缸大腔3与变量缸小腔4之间的面积差,推动变量斜盘角减小,使泵的流量减小,直到达到负载所需求的流量为止。反之,阀5的开度增大,泵输出流量小于负载所要求的流量,则p=p_S-p_L减小,负载敏感阀1阀芯向左运动,变量缸大腔3经过负载敏感阀1右位通油箱,泵的斜盘角增大,流量增大。

　　当负载保压时,p_S=p_L,这时负载敏感阀1无法开启,p_S推动恒压阀2阀芯向右运动,油液通过恒压阀2左位进入变量缸的大腔3,使泵的流量减小到仅能维持系统的压力,斜盘角接近零偏角,泵的功耗最小。当阀5关闭,即负载停止工作,泵出口压力仅需为负载敏感阀1弹簧设置压力,一般只有14bar左右,流量接近为零。

　　以上的分析说明:1)该泵的输出压力和流量完全根据负载的要求变化。2)保压时,泵的输出流量仅维持系统的压力。3)空运转时,泵的流量在低压、零偏角下运转。

　　2 负载敏感泵数学建模

　　为了进一步深入地分析研究负载敏感泵,必须对负载敏感泵进行数学建模。

　　从以上分析得知,负载敏感泵有三种状态,即一般工作状态、保压工作状态和空运转状态,其中一般工作状态和空运转状态由负载敏感阀感应负载需求产生。

　　通过阀芯运动使泵流量变化来满足负载要求,保压工作状态是由恒压阀感应负载敏感阀感应负载需求,产生阀芯运动使泵流量变化来满足负载要求,系统模型需要分开建立。由于负载敏感阀和恒压阀结构相似,运动过程也类似,本文只建立负载敏感阀动作时的数学模型。