恒功率变量柱塞泵动特性仿真与研究

　　0 引言

　　液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机( 电动机、柴油机等) 输入的机械能 ( 转矩T 和角速度 ω) 转化为压力能 ( 压力p 和流量q) 输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占有极其重要的地位^[1]。

　　柱塞泵的优点是可以在很高的压力和转速下工作; 由于柱塞与缸体之间为圆柱表面配合，容易得到高精度配合，因此，泄漏小，效率高 ( 达98% ) ，流量大，单位质量功率大，且容易实现油泵流量的调节与液流方向的转换，一般应用于起重机、龙门刨床等大功率的场合^[2]。

　　在海洋平台上，由于平台远离陆地，海洋平台起重机动力源常采用平台柴油机发电后对应的电动机，而电动机提供动力时，需要保证电动机功率足够，所以，恒功率控制柱塞泵在海洋平台起重机上得到了较多应用。

　　1 恒功率控制柱塞泵变量原理

　　轴向柱塞泵的型号是PV180R1L1NZLC，变量形式为恒功率控制 ( 90 kW) ，压力切断保护( 35 MPa) ，该泵的变量原理如图1 所示，变量特性曲线如图2 所示。

　　柱塞泵的变量原理: 泵的压力补偿阀的左右两侧连接的都是泵出口压力。假设现在发动机开始运转，主阀有一定开度，泵在一定排量下工作，假设此时还没有达到功率设定值，则:

　　1) 如果负载不变，增大主阀开度 ( 此时功率值为临界的 90 kW) ，则柱塞泵出口压力下降，然后压力补偿阀作用在右位，柱塞泵排量增大，柱塞泵出口压力上升，一直上升到功率先导阀设定值 ( 35 MPa) ，但是此时功率值为临界的 90 kW，恒功率曲线起作用，使得压力补偿阀右侧油液有一部分从功率先导阀溢流掉，使得压力补偿阀作用在左位，泵排量减小，最终泵排量还是停留在增大主阀开度变量前的排量。假设此时负载非常小，那么主阀开度增大后，泵排量可以一直变到最大排量 ( 此时恒功率曲线不起作用) 。

　　2) 如果负载不变，减小主阀开度 ( 此时功率值为临界的 90 kW) ，回复负载传感控制，泵出口压力上升，然后压力补偿阀右侧油液有一部分从功率先导阀溢流掉，使得压力补偿阀作用在左位，使得泵排量减小，这样就使得泵排量固定在1 个数值上面。

　　3) 如果主阀开度不变，泵有 1 个排量，负载变大 ( 此时功率值为临界的 90 kW) ，恒功率曲线起作用，泵出口压力上升，压力补偿阀右侧油液有一部分从功率先导阀溢流掉，使得压力补偿阀作用在左位，泵排量减小，进而使得功率先导阀压力设定值上升，一直上升到压力补偿阀右侧油液不溢流，使得泵排量停留在 1 个排量上。