电液比例变量柱塞泵闭环系统压力特性仿真

　　0 前言

　　在液压系统中,变量轴向柱塞泵因具有节能、低噪声和先进的控制技术,而广泛应用于注塑机械、建材机械、加工机械、工程机械、交通运输机械以及船舶、航空、军事等领域。按控制方式来分,电液比例变量柱塞泵可分为:开环控制型和闭环控制型两种。闭环控制型的静态特性比开环控制型重复精度高,闭环控制型完全能够实现比例控制,但开环控制型却不能。而且闭环型动态特性要好于开环型。所以国内很多企业通过与高等院校的合作进行变量轴向柱塞泵闭环控制的研究,通过模拟仿真,分析闭环系统的特性,从而为电液比例变量柱塞泵的设计提供理论依据和参考。

　　1 闭环系统压力控制原理

　　1.1 结构组成

　　电液比例变量柱塞泵闭环控制系统如图1所示。闭环型电液比例变量柱塞泵可进行压力和流量的自动控制,给比例放大器通入不同的电压时,分别实现对闭环系统的流量控制和压力控制。下面以压力控制为例说明变量柱塞泵闭环系统的控制原理。

　　1.2 工作原理

　　系统开始工作时将安全阀的压力调到系统的安全压力,给比例放大器通入一定电压信号,通过比例放大器把电压信号转化成电流信号输入电液比例流量阀,此时电磁铁产生电磁力推动阀芯移动,使阀6的开口量发生变化,从而使流入控制柱塞高压腔的流量也发生改变,控制柱塞开始运动,推动斜盘转动,使斜盘的倾角发生变化,改变柱塞泵的输出流量。同时通过压力传感器,把变量柱塞泵的出口压力(即负载压力)信号转化成电压信号反馈至比例放大器,比例放大器对输入电压信号和反馈电压信号之间的偏差进行比较分析、信号放大,使得输出的电流信号满足系统的要求。

　　2 数学模型的建立

　　建模基于如下假设:弹簧的质量为零,不计管路流动损失,油箱的压力为零,系统中所有的方向控制阀均为零开口阀。

　　根据流量连续性方程,泵输出流量关系满足:

　　式中 V—泵高压腔的容积;

　　B—液压油的弹性模量;

　　p—为泵的出口压力;

　　Kp—泵本身的泄漏系数;

　　Q₆—流过泵内控制阀6的流量;

　　x₆—表示阀芯的移动位移;

　　A₆—表示阀芯的端面积;

　　Qp—泵的输出流量;

　　Q_L—流入负载的流量。

　　泵输出理论流量的数学模型为:

　　Qp(s) =-K_KnXC(s) 　　(2)

　　式中 n—泵的转速;

　　K_K—泵输出流量比例系数;

　　X_C(s)—变量柱塞移动的位移。