二次调节系统四象限工作特性及节能分析

　　0前言

　　二次调节静液传动技术是对液压能与机械能相互转换的液压元件进行调节来实现能量转换和传递的技术。二次元件是实现液压能和机械能相互转换的元件(液压泵/马达)。

　　二次调节静液传动系统不仅具有良好的动静态特性,还可以实现能量的回收和重新利用,节约能源,减少系统发热。这种传动系统类似于电力传动,二次元件不经任何能引起节流损失的液压元件直接与恒压网络相连,它能无损耗地从恒压网络中取得能量。同时,在恒压网络中可以并联多个工作负载,各负载之间互不干扰,通过调节二次元件的排量来适应外负载的变化,实现控制功能。通过改变二次元件斜盘的摆角可以改变其排量,在负载的带动下,二次元件可以在两个方向转动,所以二次元件可以在转速一转矩坐标平面上的四个象限内工作,它既可以工作在液压马达工况,也可以工作在液压泵工况,为能量的回收和再利用创造了条件。

　　本文重点介绍了二次调节静液传动系统的四象限工作特性,分析了二次元件工作在泵工况和马达工况下的功率输出和回收情况。

　　1二次调节系统的四象限工作特性

　　改变二次元件斜盘的倾角和方向(过零点)可以改变二次元件的排量和转向,二次元件可以在转速一转矩坐标平面上的四个象限内工作,如图1所示。

　　以驱动车辆为例来说明二次调节静液传动系统的四象限工作特性:

　　当二次元件工作于第I象限时,车辆加速前进,为“液压马达”工况。取液压马达在第I象限工作时的流量q₂(由恒压网络流人液压马达)为正,并定义液压马达工况时的排量姚也为正,其液压马达输出转矩胰也为正,角速度。:为正。由p=P_oq₂可得,功率P为正。这时二次元件输出功率。在第I象限中,q₂>0;V₂>0;M₂>0;ω₂>0;p>0。流量q₂与角速度ω₂的函数关系可表示为:

　　当二次元件工作于第n象限时,车辆减速前进为“液压泵”工况。这时二次元件流量q2的方向将由二次元件流向恒压网络,故取负,并定义为液压泵工作时的排量矶为负,其扭矩姚(液压泵输入转矩)也为负,角速度。:的方向同第I象限为正,但这时表示为输入功率,取功率为负。在该象限中,q₂<0;V₂<0;ω₂<0;;P>0。流量q₂与角速度ω₂的函数关系可表示为:

　　可见,二次元件作为液压马达工作时,从系统取得能量驱动车辆;二次元件作为液压泵工作时,在起制动作用的同时,向系统输入能量。当二次元件从“拖动负载”过渡到“负载拖动”的工况时,它就由“液压马达”工况过渡到“液压泵”工况。