斜轴式液压变压器效率特性分析

　　引言

　　恒压网络二次调节系统由于具有节能、控制方便、响应速度快等优点,与传统的流量耦联液压系统相比,具有更广阔的发展前景[1~2]。然而由于恒压网络系统中,通常使用变排量的二次元件驱动旋转执行机构和使用减压阀驱动直动执行机构,而二次元件的昂贵价格和减压阀只能减压不能升压且功率损失大等性能缺陷,严重阻碍了恒压网络二次调节系统的推广[3~4]。克服这一障碍的途径是液压变压器可以替代减压阀来驱动直动元件,不但可以降压也可以升压,也可以与定排量的液压元件相结合联合驱动旋转元件,充当二次元件的角色,价格也更低廉。效率特性是液压变压器的一个重要特性,其效率直接影响着液压变压器的使用范围和发展前景[5~6],为此对液压变压器进行效率分析。

　　1　斜轴式液压变压器效率的数学模型

　　本文的研究对象为斜轴式柱塞马达改造而成的液压变压器,其实物照片如图1所示。改造过程中将配流盘的两个配流窗口改成为均布的3个配流窗口A、B和T口,其中A口为高压供油口,B口为负载口,T口为低压补油口。

　　1·1　液压变压器的排量模型

　　斜轴式液压变压器配流盘各槽口角度与转角之间的关系如图2所示,可以看出,各参数之间有如下关系[7~8]

　　式中　φ1、φ2、φ3———腰形孔的边界角

　　θ———配流盘相对于下死点的转动角

　　αA、αT———配流口A、B、T的有效包角,且满足αA+αB+αT=360°,其中αB为配流口B的有效包角

　　根据柱塞的运动学分析可知,柱塞从φ1运行到φ2,吸入或排出油液的体积为

　　式中　A———柱塞孔的截面积

　　r———连杆球头在主轴盘上的分布圆半径

　　β———驱动轴和缸体中心线之间的夹角

　　由此可求得液压变压器配流盘3槽口(A、B、T)的排量为

　　1·2　液压变压器的流量模型

　　假设液压变压器内部的泄漏为层流泄漏,忽略变压器高低压油孔之间的泄漏,则液压变压器配流盘3个口(A、B、T)的理论流量为

　　式中　ω———液压变压器缸体的旋转角速度B(泵)口实际流量为(取其绝对值)

　　式中　Cs———液压变压器层流泄漏系数

　　μ———工作油液的动力粘度