斜盘支撑形式对变量柱塞泵动态性能的影响研究

　　斜盘式轴向变量柱塞泵的变量控制主要是对斜盘的倾角进行控制。而常见的斜盘角度控制有以下2种形式:

　　(1)变量柱塞与斜盘复位弹簧不在同一侧;

　　(2)变量柱塞与斜盘复位弹簧不在同一侧,弹簧侧有柱塞缸。

　　第(1)种控制形式一般应用在恒压控制和斜盘控制不频繁的场合中,以Vickers PVB系列、大金、油研A系列等为主。在这种结构中,由于弹簧没有导向支撑,容易变形,而且受柱塞泵结构和变量作用力的影响较大,同时弹簧的设计比较困难。第2种控制形式由于采用柱塞支撑,使弹簧的受力减小。柱塞支撑不但可以起到支撑作用,而且可以起到对弹簧导向的作用。由于斜盘受到柱塞泵配流过程中产生的交变作用力的影响,使斜盘所受的液压力矩过零点,交变力矩会使斜盘的变量机构在变量过程中产生机械噪声。斜盘的支撑稳定性不但能够减小斜盘的变量过程中产生的机械噪声,而且会改善变量柱塞泵的动态特性。因此研究斜盘的支撑形式对柱塞泵降噪和动态性能的提高具有重要意义。

　　1 斜盘的动态模型

　　如图1所示,斜盘绕支点转动的力矩动态平衡方程为：

式中:I_sw为斜盘对于旋转轴的转动惯量;

　　α为斜盘转角;

　　T为控制装置对斜盘产生的扭矩;

　　N为柱塞总数;

　　R_n为柱塞通过滑靴与斜盘之间产生的作用力与反作用力;

　　L_n为斜盘上反作用力R_n的力臂。

　　斜盘上下端使用油缸支撑,斜盘绕支点转动的力矩动态平衡方程为:

式中:F_s为小活塞(推杆)对斜盘作用力;

　　L_s为小活塞(推杆)对斜盘作用力臂;

　　F_l为控制柱塞对斜盘作用力;

　　L_l为控制柱塞对斜盘作用力臂。

　　式中:m_l、m_s分别为大、小活塞质量;

　　C_l、C_s分别为大、小活塞阻尼系数;

　　A_l、A_s分别为大、小活塞油缸面积;

　　p_c、p_s分别为大、小活塞油缸控制压力,

　　p_s即为泵排油压力p_d;

　　K为斜盘弹簧刚度;

　　L₀为弹簧预压缩量。

　　其中,控制柱塞的控制压力p_c由油液压缩方程确定:

式中:E为油液体积弹性模量;

　　V₀为参考容积;

　　V为瞬时容积,

　　Q_c为流入大活塞的净流量,

　　K_c为流量增益。

　　对式(3)积分得:

式中:p₀为背压。

　　排油压力: