多泵/多马达容积调速回路的理论分析

　　在液压调速技术中,节流调速、容积调速及其派生的各种调速回路占据主导地位.其中:节流调速回路具有结构简单、工作可靠、成本低廉、使用维护方便及调速范围大等优点,但其能量损失大、效率低且发热量大,一般仅用于功率不大的场合^[1-2];容积调速没有溢流和节流损失且效率较高,但需要一套复杂的变量机构;近年来发展起来的变频液压调速技术虽能够从全局上提高效率,但该技术在国内尚不成熟,成本较高且应用领域还有待于拓展^[3].随着新型液压元件的不断出现,多泵/多马达、多泵/单作用液压缸以及多泵/双作用液压缸回路引起了人们的关注.鉴于此,本文从新型液压元件多泵、多马达^[4-5]的角度入手,提出了由多泵、多马达组成的新型容积调速回路,并与传统单泵/单马达回路的特性进行比较,以期为多泵/多马达传动在注塑机械、机床机械及行走机械中的应用提供依据.

　　1 变量单泵/定量单马达调速回路

　　1.1 转速特性

　　变量单泵/定量单马达容积调速回路是通过调节变量单泵的排量而实现马达转速调节的[6],其结构示意图见图1.

　　在不考虑变量泵和定量液压马达的内泄及泵和马达之间液压阀的容积损失的条件下,液压马达的转速为

式中:q_p为变量泵的实际输出流量;V_m为液压马达排量;V_p,m_ax为变量泵的最大排量;n_p变量泵的转速;xp变量泵的调节参数;K_n1为常数,

　　1.2 转矩和功率特性

　　液压马达的输出转矩为

式中:Δp_m为液压马达的进、出口压差;η_mm为液压马达的机械效率;K_m1为常数,。

　　由式(2)可以看出,定量液压马达的输出转矩与泵的调节参数无关而仅与Δp_m有关.若Δp_m为常数,则在不同转速,即不同调节参数x_p下,液压马达的输出转矩均能够保持恒定,故称为恒转矩调节.

　　1.2.1 恒转矩工况的功率特性 液压马达的输出功率为

式中,K_N1为常数,K_N1=K_m1Δp_mK_n1.由式(3)可以看出,当T_m为常数时,液压马达的输出功率正比于xp.这种回路主要用于负载转矩变化不大而调速范围较大的传动装置上^[7].

　　1.2.2 负载功率恒定工况的功率特性 当负载功率恒定时,液压马达的输出功率为常数,即

式中,K‘_m为常数,K’_m=.

　　由式(4)可见,当恒功率调节时,在调节参数为某一定值的情况下,液压马达的转矩和转速呈一一对应的关系.