液压能源系统压力脉动分析及抑制方法研究

　　液压能源系统是液压系统的动力子系统，其性能和可靠性很大程度上决定了整个液压系统的工作性能。其中，轴向柱塞泵具有体积小、传递功率大( 高压力和高转速) 、变量控制方便、效率高、寿命长等优点，在多数液压能源系统中得到应用，如飞机液压系统、工程机械液压系统普遍采用柱塞泵源。柱塞泵由于其结构的限制，流量脉动是客观存在的。流量脉动将引起压力脉动，且压力脉动率将超过流量脉动率，压力脉动将会影响液压系统的工作稳定性，有时甚至会引起液压元件和液压管路系统的振动与损坏，因此对泵源系统脉动研究非常重要。本文在分析柱塞泵源压力脉动原理与现象的基础上，介绍了抑制压力脉动的三种方法，并进行了优化组合取得了明显的效果。

　　1 压力脉动分析

　　液压柱塞泵是容积式泵，它由密闭容腔体积的变化来实现吸压油任务。液压泵的脉动问题可通过理论分析计算，在脉动较为明显的柱塞泵中，斜盘式轴向柱塞泵的理论瞬时流量Q 为:

　　描述理论瞬时流量品质的指标，流量脉动频率fq为:

　　式中d ——— 柱塞直径

　　R ——— 柱塞分布圆直径

　　ω ——— 缸体旋转角速度

　　β ——— 斜盘倾角

　　φ ——— 缸体转角

　　α ——— 柱塞间的夹角( α =2π9)

　　k ——— 奇偶系数。奇数为1，偶数为2

　　Z ——— 柱塞数

　　由上可知，当液压泵轴在每转一转时，各个工作油腔内液体流量及压力都在周期性的变化。在吸油区，这个工作腔的容积由小变大，在排油区则由大变小，从而带来液压泵流量的周期变化，这就是流量脉动。由此也就引起油压的周期脉动，即压力脉动。这种脉动的幅度和频率取决于液压泵的旋转速度、液体流速和工作腔数( 柱塞数) 。这个压力脉动，在管道中以流体声波传播出去。

　　2 压力脉动抑制方法

　　2. 1 泵体腔内设计缓冲瓶

　　通常情况下，为了减小压力脉动对液压能源系统的影响，出口管路上装有缓冲瓶，同时也用来降低系统的自振频率。如图1 所示。目前研究的一种高压泵源系统，采用集成式泵体，与传统恒压泵相比，主要创新点为壳体内置缓冲瓶，可有效降低泵的压力脉动，如图2 所示。目前民机发动机驱动泵出口处均集成缓冲瓶，如先进客机 A380 发动机驱动泵，A380 液压系统的压力脉动动降低至额定压力的±1%，远低于±6%的要求。