恒功率轴向柱塞泵变量机构的研究

摘要

轴向柱塞泵的恒功率控制可以保持液压源的输入功率恒定，以便充分利用原动机的装机功率，减少能量的浪费；同时避免对原动机加载过大，特别是避免内燃机由于加载过大导致熄火，出现所谓的“憋车”现象，因此开展恒功率轴向柱塞泵的研究具有重要的实际工程价值。另外，本课题所研究的油研 A37轴向柱塞泵的恒功率实现方式在思想上不同于其它同类泵，故而亦具有重要的理论研究价值。本文针对油研 A37恒功率轴向柱塞泵，运用理论分析和数值计算相结合的手段，对恒功率实现方式、斜盘力矩以及变量控制系统动静态特性进行了深入研究。
　　首先，对典型的恒功率控制方式进行分析，分析后得知油研 A37恒功率轴向柱塞泵是基于“补偿”原理来实现恒功率控制，与其它的恒功率实现方式在本质上是不同的。与其他几种变量控制机构相比，油研 A37恒功率控制突出的特点是结构简单，廉价。
　　在分析油研A37恒功率轴向柱塞泵变量原理的基础上，对流量感应阀结构进行改进，大胆设想了单弹簧加 T形节流槽、双阀并联结构、单弹簧加特殊阀口三种结构形式。建立了恒功率轴向柱塞泵的AMESim模型，分析了 T形槽阀口结构尺寸对恒功率曲线的影响；尝试由恒功率曲线逆推阀口过流面积曲线，并寻找了一种比较简单的阀口结构，带入 AMESim模型中进行了验证；对设想的双阀并联结构也进行了验证，最后对不同阀口形式时液动力的大小进行了分析。
　　其次，从动力学的角度，推导了斜盘运动时的力矩方程，分析了斜盘运动时偏心距对力矩的影响；在斜盘运动时力矩分析的基础上，对于弹簧支撑和柱塞支撑两种结构形式的斜盘支撑刚度进行了对比，比较了其优劣；并对斜盘固定在某一角度时，斜盘三个方向上的分力矩和合力矩进行了分析，对斜盘与主轴之间存在的偏心距造成的影响进行了分析。
　　最后，推导了恒功率轴向柱塞泵的变量控制系统的传递函数，在传递函数的基础上分析影响变量控制系统稳定性、快速性、准确性的相关因素，用 AMESim软件进行了进一步分析验证，发现影响动态特性的主要因素有两个：定压差阀的流量增益和变量柱塞的面积，最后对静态特性进行了分析，得到了造成静态误差的主要因素。

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

1.4 论文创新点

第2章 恒功率轴向柱塞泵变量原理

2.1 轴向柱塞泵及其恒功率变量的工作原理

2.2 典型的恒功率控制方式

2.3 本课题所做恒功率控制的原理以及特点

2.4 本章小结

第3章 恒功率轴向柱塞泵实现方式的验证和分析

3.1模型建立过程描述

3.2理论分析基础

3.3实现方式讨论

3.4 流量感应阀槽形不同时液动力分析

3.5 本章小结

第4章 斜盘力矩分析

4.1斜盘动态运动时力矩分析

4.2常见的斜盘支撑结构分类及斜盘支撑刚度分析

4.4 斜盘固定在某一角度(18度倾角)时斜盘液压力矩分析

4.5本章小结

第5章 变量控制系统动静态特性研究

5.1 变量控制系统分析的理论基础

5.2 传递函数推导及简化

5.3 系统动态特性分析

5.4 AMESim仿真研究

5.5 静态误差分析

5.6 本章小结

总结与展望

1.总结

2.展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表及录用学术论文