数字控制径向柱塞泵整体方案的研究

　　现代液压技术的一个重要发展趋势就是与信息技术的深入融合,它不仅极大提高了液压技术的性能,也拓宽了其应用领域。变量泵与信息技术的融合,丰富了变量泵的控制功能,可方便实现对流量、压力、功率等参数的控制,合理的实现负载的匹配并可简化硬件结构,同时利用通讯接口可以和控制器或计算机进行数据交换,实现网络化液压控制系统,同时利用计算机的强大功能和丰富的数据信息,还可以实现参数再现调整和故障诊断。因此,数字控制变量泵的研究具有较强的工程理论和应用价值。本文针对以太原科技大学所研制的新型径向柱塞泵为研究对象,深入分析了数字化的实现途径、提出了总体设计方案,并进行了理论和实验分析。

　　1　数字控制变量径向柱塞泵的总体方案

　　对数字变量径向柱塞泵而言,是通过程序的形式,代替传统的多种变量控制机构实现变量泵各种输出参数的控制,包括流量、压力和功率。为了实现数字化控制,必须用合适的手段对输出量进行监测,并由控制器进行决策,输出合适的控制信号调节泵的偏心,实现变量功能。因此,数字变量径向柱塞泵,必须选择合适的输出量检测方法和手段、设置合适的控制器和性能良好的变量执行机构。

　　2　数字控制变量径向柱塞泵的方案确定

　　2.1　变量泵输出量的检测

　　对于变量泵,其输出参数是流量和压力,因此必须对这两个参数选择合适的方法进行检测。泵的输出压力可以直接由压力传感器检测而获得。泵的输出流量由泵的转速、排量和容积效率综合得到,因此测量相对较为困难。液压系统测量流量的方法较多,常见的有容积式流量计、严格标定的可调节流阀进行流量计算的方法、高响应动态流量计、变量执行机构的位移等方法。利用可调节流阀测量动态流量的流量计算方法,是在系统主油路安装一个经过严格标定的可调节流阀,并在节流阀两端安装压差传感器和阀芯位移传感器,在实时控制时,通过检测阀芯位移和节流阀两端压差,计算或查表求出动态流量。这种动态流量检测的方法虽然可行,但是其标定过程过于繁琐,另外,为了保证流量的检测精度,节流阀两端压差必须保持在1MPa左右,这无疑会给系统带来较大的节流损失,而且这种方法需要检测的参量较多,需要较多的传感元件,这会增加系统的制造成本和控制器算法的复杂性;高响应动态流量计是一种通过流量———位移转换原理实现的流量检测方案,但其制造精度高,也存在一定的压差损失;一般的容积式流量计主要用于静态或流量变化不大的场合,不适用于动态流量的测量,且其价格高昂,也不适合使用;在不考虑泵的转速和容积效率影响的前提下,泵的输出流量和其排量成正比,检测径向柱塞泵定子的位移就可以很容易得到泵的输出流量。虽然受容积效率和转速微小波动的影响,其并不能真实反映泵的输出流量,但可通过压力和转速的补偿以及执行机构速度的反馈进行纠正。通过上面分析,检测泵输出流量较为可行的方案是最后一种,即径向柱塞泵定子的位移。