10.5 变排量非对称泵控单出杆液压缸系统

泵控液压缸技术泵控液压缸技术非对称泵控单出杆液压缸系统1010.5变排量非对称泵控单出杆液压缸系统5.1系统原理变转速非对称泵控系统给出了空载时系统的特性曲线，为了分析变排量非对称泵控单出杆液压缸系统带载特性，结合建立的非对称泵控单出杆液压缸试验台，构建了如图所示的测试测试回路原理。如图所示，油口A与液压缸无杆腔连通，油口B与液压缸有杆腔连通，油口C与蓄能器连通。工作过程中，电动机转速保持恒定，通过改变非对称泵摆角改变泵排量，实现对液压缸的控制。变排量非对称泵控单出杆液压缸系统第5节变排量非对称泵控单出杆液压缸系统回路原理1.不同蓄能器容积下的位移、能耗特性设定负载为440kg，配流盘倾角为0°，电动机转速稳定后，调整配流盘角度为5°，非对称泵的A口向液压缸无杆腔充油，负载上升。当负载到达最高位置时，调整配流盘角度为-5°，此时B口向液压缸有杆腔充油，T口向蓄能器内充油，将负载下降的势能转化为液压能存储在蓄能器中。当负载下降到初始位置后，再次改变配流盘方向及角度，进行第二次上升-下降标准工况作业。上升-下降-上升作业过程中，设置蓄能器容积VAc

分别为1L、1.6L和6.3L的负载位移和电动机消耗能量如图所示。第5节负载位移与电动机消耗能量曲线变排量非对称泵控单出杆液压缸系统5.2系统特性由图中曲线可知，由于蓄能器存储的液压能的协同作用，负载第二次从最低位置上升到最高位置比第一次所用的时间短、消耗的电能少。此外,蓄能器的容积对上升速度和能量消耗也有影响。1.不同蓄能器容积下的位移、能耗特性当电动机转速为1000rpm、配流盘倾角±5°、采用不同容积的蓄能器，第一次和第二次上升过程电能消耗及节能效率如表所示。由表可知，确定液压缸缸径和行程，当其他参数不变，蓄能器体积为1.6L时，负载第二次上升比第一次上升电能消耗降低2.18KJ，此工况，节能效率最高，可达39.28%。第5节变排量非对称泵控单出杆液压缸系统5.2系统特性2.配流盘倾角、负载位移和速度特性当蓄能器容积为6.3L，蓄能器预存压力为2.5MPa，电动机转速为1000r/min，负载质量为440kg时，配流盘倾角、负载位移和速度特性曲线的仿真结果如图所示。由图中曲线可知，配流盘倾角为5°时，负载上升，配流盘倾角变为-5°时，负载下降。由于两次上升的高度相同，负载所需能量也相同。但由于第二次上升过程，蓄能器存储的液压能协助电动机驱动负载，使第二次上升到最高位置的时间缩短0.88s。第5节配流盘倾角、负载位移和速度特性曲线变排量非对称泵控单出杆液压缸系统5.2系统特性同时，由于蓄能器存储液压能的作用，第二次上升过程中，电动机恒转速驱动负载所需转矩较第一次小。因此，第二次上升能耗较第一次减少1.89kJ。3.不同油口的流量、压力特性设蓄能器容积为6.3L，蓄能器预存压力为2.5MPa，负载质量为440kg，配流盘倾角由0°变为5°、由5°变为-5°、由-5°变为5°对应的时间分别为0.1s、9.93s、18.05s，获得变排量非对称泵A、B、C三个油口的流量、压力特性曲线如图所示。由图中曲线可知，配流盘倾角发生变化时，油口A和油口B的压力出现较大脉动，通过合理调整液压系统各元件参数可以减小压力脉动。变排量非对称泵直驱单出杆液压缸系统第5节变排量非对称泵油口ABC的流量、压力曲线5.2系统特性由于蓄能器容积相对较大，具有较好缓冲，油口C压力脉动较小。当配流盘倾角由-5°变为5°时，由于蓄能器参与供能，油口A的流量增加，负载上升速度变快。4.不同电动机转速下的系统特性设蓄能器容积为6.3L，蓄能器预存压力为2.5MPa，配流盘倾角为±5°，负载质量为440kg，不同的电动机转速，负载位移和电动机消耗能量随时间变化结果如图所示。由图中曲线可知，负载位移和电动机消耗能量在一定范围内，电动机转速增大时，负载上升速度快、所用时间短，通过计算两次上升过程中电动机所做的功可知，其他参数不变，对于同样的负载，电动机转速越高，负载起升速度越快，消耗的能量也越多。第5节不同电动机转速下负载位移与电动机消耗能量曲线变排量非对称泵控单出杆液压缸系统5.2系统特性4.不同电动机转速下的系统特性前述运行工况下，测得不同电机转速时，变排量非对称泵油口A、B、C的流量压力特性曲线如图所示。由图可知，当电动机转速增大时，非对称泵液压各油口的流量也在增大。油口A在配流盘倾角改变时压力和流量会出现明显脉动，转速越大，压力和流量脉动越明显。在下降过程中，油口B处于高压区，压力脉动较大，转速越快脉动越大。油口C连接蓄能器，不同转速下，负载下降过程中蓄能器内的充油体积相差不大，因此油口C的最大压力基本相同。第5节变排量非对称液压泵三油口流量压力特性变排量非对称泵控单出杆液压缸系统5.2系统特性5.不同负载质量下的系统特性设蓄能器容积为6.3L，蓄能器预存压力为2.5MPa，配流盘倾角为±5°，电动机转速为1000r/min，不同负载质量下，液压缸活塞杆位移和电动机能耗如图所示。由图中曲线可知，当电动机速度相同时，负载质量越大，上升速度越慢，电动机消耗的能量越大。当转速恒定且负载质量增大时，能量回收效率降低。主要原因是由于加工