变量泵试验中的变工况能量回收技术研究

　　在研究和开发液压泵(马达)的过程中需要对其进行性能和寿命实验。实验中为了接近或者模拟实际工况要进行加载实验,需要消耗大量的能量。如果不对其能量进行回收则会把大部分能量损耗在发热上,同时还需要冷却设备对系统进行冷却。因而液压实验中的能量回收技术是解决发热问题的根本途径。目前,已经有很多关于功率回收的研究,但是大部分都局限在额定工况下的功率回收,本文在此基础上探讨变工况下功率的回收。

　　1 功率回收实验系统

　　如图1所示(实验系统简化图),该系统将加载马达与被试油泵的主轴对接起来, 3为被试油泵, 4为加载马达。被试泵输入扭矩与加载马达输出扭矩之差值由泵2以油压补偿,此油压还被用于调整转速(机械补偿)。加载马达4入口流量大于被试泵3的出口流量,由泵1补偿(容积补偿)。该差值同时调整系统的工作压力。

　　实验系统的功率回收系数表示为:

　　式中:η₁、η₂、η₃、η₄分别为补偿泵1、补偿泵2、被试泵3、加载马达4的轴功率。

　　加载马达4的轴输出转矩和被试泵3的输入转矩恒等,则有如下恒等式成立: (p³-p²)q3/η_m3=(p₄-p₅)q4η_m4,且有,考虑到该实验系统中补偿泵的压力流量与被试泵相比小,因而可取p5=0,p₃=p₄,将各功率的表达式代入上式,整理得:

　　式中:η₁、η2、η3、η4分别为补偿泵1、补偿泵2、被试泵3、加载马达4的总效率;

　　η₅为被试泵3吸油量与泵2供油量的比值,当泵2为变量泵时,η₅=1;

　　η6为马达的有效排量与被试泵的排量的比值,

　　η₆为补偿泵1的有效补偿率。

　　设补偿泵1、2均为变量泵,则ηc6=1,η5=1。如果实验中被试泵和加载马达的排量相等,且取η1=η2=η3=η4=0185,ηv3=ηv4=019,则可得功率回收系数:η=01753。

　　2 变工况功率回收系统

　　变工况时,加载马达的排量应该改变才能很好地匹配系统。如图2所示,当被试泵压力流量改变时,加载马达要变量适应与被试泵的排量关系。

　　2.1 工作原理

　　加载马达是由比例阀控制的双向对称液压缸进行控制,控制信号来自设定信号和反馈信号的偏差。在额定工况下,马达排量与给定工况相适应。工况改变时,比例阀打开,控制缸推动斜盘,改变马达排量,此时,马达要变量适应两者排量关系。