一种液压功率回收试验系统的工作特性及回收效率研究

　　在泵-马达性能试验系统中,传统的加载方式为背压加载,由电动机带动液压泵,泵输出的油液通过节流阀或溢流阀返回油箱,靠改变节流阀的开度或溢流阀加载压力,来改变液压泵的负载。这种试验方法虽然结构简单,但由于试验台所用电动机的功率必须比被试元件的功率大,因而整个试验设备十分庞大,操作控制系统也比较复杂,同时,液压泵输出的能量全部通过节流阀或溢流阀转换为热能,系统发热较严重,能量损耗大。

　　对泵-马达试验系统来说功率回收主要有功率电回收、液压补偿功率回收和机械补偿功率回收三种形式,采用功率回收的方式,能够大大地降低装机功率,而且结构简单,操作、安装和维护都比较方便。

　　笔者所在学院设计制造的泵-马达闭式液压系统试验台[1],采用机械补偿功率回收的加载方式和变频调速技术,以满足液压泵-马达在不同转速下的试验要求。本文将对该试验系统的功率回收方式进行分析和研究,了解各个参数对系统的影响,为泵-马达试验台的进一步研究以及功率回收方式的应用提供理论指导。

　　1　功率回收液压系统原理分析

　　液压功率回收试验系统液压原理如图1所示。试验台采用闭式液压系统,油液在闭式液压变量泵1和闭式液压马达11构成的系统内循环流动,泵的排量采用电比例控制,能够在零和最大排量之间无级变化。闭式液压变量泵内带有辅助泵,补偿泵1、马达11和其他各处泄漏,以及冲洗阀10溢流的油量,同时起到为泵提供控制油的作用,泵的最大排量为90ml/r,马达的排量为160ml/r[2, 3]。

　　与一般闭式液压系统不同的是:泵1的输入轴与马达11的输出轴通过齿轮减速箱5刚性联结,使泵和马达的转速比为一固定值,齿轮减速箱5结构如图2所示,电动机3与泵1的传动比i1=1,泵1与马达11的传动比i2=3·034。

　　电动机3采用变频调速,通过变频器2设定其转速。系统的最高压力由溢流阀8设定,液压桥路7保证无论泵朝哪个方向转,即不论管A或管B哪个是高压,溢流阀8都能起作用。泵和齿轮减速箱上的联轴器装有扭矩传感器,能测量泵的输入扭矩。

　　系统工作时,启动变频器2,电动机通过齿轮减速箱带着泵1和马达11同时转动,由于采用的闭式液压泵初始状态排量为零,泵两端相当于断开,因此马达这时相当于泵工况,假设此时管A内为低压油,管B内为高压油,高压油通过液压桥路7溢流回低压油管,泵、马达泄漏的油以及冲洗阀10溢流的油液由泵1内的辅助泵补偿。随着泵排量的加大,管B的油液压力会渐渐降低,而管A的油液压力增大,泵排量到一定值时,管A和管B的压力将相等,如果继续增大泵排量,管A将变成高压,管B变成低压,泵和马达都回复到各自正常工作的状态。