数字配流式液压马达配流特性研究

　　引言

　　目前广泛使用的低速大扭矩液压马达常见的配流方式为轴配流和端面配流^{[1 ～2]}。虽然阀配流的方式在径向柱塞泵上有所应用^[3]，但是本文所研究的数字配流式液压马达是采用高速电磁开关阀组来代替传统液压马达配流机构而形成的一种新型液压马达^{[4 ～5]}。由于目前没有合适的高压大流量的高速电磁开关阀，因此选择了低速液压马达作为改造的对象。

　　一般在液压马达数学模型的研究中，把液压马达整体作为一个元件，建立以流量为输入，转速为输出的传递函数模型^{[6 ～7]}。本文通过分析数字配流式液压马达工作原理，根据液压马达的配流过程( 高速电磁开关阀工作在全开或全闭状态) ，将其曲轴旋转过程分解为各个角度区间。然后，在各个角度区间内分析对应柱塞动态，直到建立液压马达曲轴旋转整个过程的模型。开展液压马达双向旋转配流特性对比仿真研究，并进行转向切换特性研究。

　　切换特性研究。1 数字配流式液压马达运行机理数字配流式液压马达采用装有高速电磁开关阀的阀块来取代原有的配流盘。结构如图1 所示。该马达采用两个高速电磁开关阀来控制一个柱塞腔的进、回油。在进油区间内，高压油从P 口进入阀块，到达 5 个进油开关阀( 1、3、5、7、9) 的入口。当对应的开关阀通电时，高压油便通过开关阀进入柱塞腔。当柱塞腔处于回油区间时，油液通过对应的5 个回油开关阀( 2、4、6、8、10) ，然后从阀块上的O 口回油箱。根据传统液压马达的配流过程，可以得出液压马达曲轴处于不同角度区间时 10 个高速电磁开关阀的通电状态表，即新型液压马达配流状态表，如表1 和表2 所示。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别为液压马达本体的柱塞腔。

　　2 数学模型

　　在推导液压马达数学模型时基于以下假设: 液压马达回油压力恒定; 进油高速电磁开关阀的阀前压力恒定( 大小为 pr) ; 不计柱塞腔各个运动部件间摩擦; 不计液压马达内外泄漏; 10 个高速电磁开关阀特性相同。

　　首先推导逆时针旋转模型。根据配流状态表1，当曲轴角度处于[0°，36°) 时，进油的柱塞腔为3 个。那么，通过 3 个高速电磁开关阀的流量为

式中α———开关阀驱动信号占空比，在研究配流过程中α =1

　　q_max———所选用的高速电磁开关阀在额定压力下的最大流量　　

　　p_s、p_i———油源压力和柱塞腔压力