变量泵(马达)功率回收实验系统研究

　　0 引 言

　　研究和开发液压泵( 马达) 时, 需要对其进行性能和寿命实验。实验中需消耗大量能量。如果不对其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。因而实验中功率的回收是解决发热问题的根本途径。本文在额定工况功率回收的基础上探讨了变工况下的功率回收。

　　1 功率回收实验系统

　　如图 1 所示, 该系统将加载马达与被试油泵的主轴对接, 3 为被试油泵, 4 为加载马达。被试泵输人扭矩与加载马达输出扭矩之差由泵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[1]:

　　式中: N₁, N₂, N₃, N₄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[2], 则有如下恒等式成立:

　　(p₃- p₂) q₃/η_m3=(p₄- p₅) q₄η_m4, 且有 Q₄/Q₃=(q₄/q₃), 考虑到该实验系统中补偿泵的压力流量与被试泵相比较, 因而可取 p₅=0, p₃=p₄, 将各功率的表达式代入上式, 整理得[3]:

　　式中: η₁, η₂, η₃, η₄为补偿泵 1, 补偿泵 2, 被试泵 3, 加载马达 4 的总效率; η_v3η_v4为 泵 3 和马达 4 的容积效率; η_m3η_m4为泵 3 和马达 4 的机械效率; 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,

　　式中 η₆为补偿泵 1 的有效补偿率, 设补偿泵 1, 2 均为变量泵, 则 η₆=1, η₅=1。如果功率回收实验中被试泵和加载马达的排量相等, 并且取 η₁=η₂=η₃=η₄=0.85, η_v3=η_v4=0.9, 则可得功率回收系数: η=0.753。

　　2 变工况功_{率回收系统}

　　如 图 2所示, 变工况时, 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[4]。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。