功率反馈式闭式液压泵、液压马达系统研究

　　0　前言

　　在液压系统中,作为动力提供元件和动力转换元件,泵、马达是液压系统中两个最重要的组成部分,因此其各项性能参数,如容积效率、压力调整范围、最高允许转速及最小稳定转速等,对于整个系统静态、动态性能的影响非常之大。因此,应该优先保证液压泵和液压马达的设计质量、制造质量,特别是工作质量。目前国内不能很好的解决功率匹配以适应不同的工况要求,因此在满足它们工作需要的同时,提高系统效率,减小因溢流、发热等引发的功率损耗,必须对动力元件和执行元件在输出功率和需求功率之间达到一种平衡,从而最终达到匹配节能的目的。

　　本文对闭式系统中泵-马达作用环节进行局部功率匹配与反馈协调分析,并提出相应的解决方式,对提高液压系统效率和能源利用率具有较好的指导意义。

　　1　闭式实验系统的基本原理

　　在闭式系统(见图1)中油泵P1将驱动电机传来的机械能经过密闭高压油路加载后转化为工作油液的压力能,而马达则把此压力能转化成旋转形式的机械能,将作业泵的进油口和作用马达的出油口二者连在一起,这样做的优点是当泵带动马达作用的时候,由油泵P1出来的流量带动马达转动,而马达的输出通过机械联接来带动油泵,这样可以充分地节省带动油泵的电动机的装机功率,实际上就是对功率的反馈利用,以小功率的电机来驱动较大功率的泵或马达,达到节省能源的目的。

　　2　具体构造及关键技术

　　2·1　传动方式选择

　　在电机驱动泵和马达的液压系统中,泵和马达在排量的选择上可以不同,这样二者的转速就明显不同,为实现马达转速扭矩的反馈利用,必须解决此时速度的不匹配问题,我们采用了一个齿轮变速箱4,它可以实现调速,输出P1所需要的匹配转速,达到功率的反馈回收,从而提高了机械效率。对于此变速箱4的设计,我们通常采用的是两级齿轮调速,它的输出将设计成两种速比,分别实现高速和低速输出,泵和马达可以互为负载,从而可以实现高速泵(马达)和低速马达(泵)的匹配工作。

　　2·2　马达加载问题

　　系统的压力变化,以及马达的加载将由主泵P1和加载泵通过流量的输入来自动实现。

　　2·3　换向补油问题

　　在此系统中我们同时设计补油块2,它的作用主要体现在下面两点:

　　(1)当加载泵的输出流量无需补油就已经大于作业马达的需求时,压力油路的作业压力继续增加,大于2中溢流阀的设计压力,此时多余的流量将经由2回到低压油路,防止加载泵P1出现吸空现象,使加载泵P1能够继续正常安全地作业。