錐形缸體軸向變量柱塞泵建模及動(dòng)態(tài)特性仿真

摘 要： 柱塞泵是液壓系統(tǒng)的重要部件之一，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作壓力高、效率高等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用. 但是，由于我國(guó)液壓技術(shù)的發(fā)展起步較晚，當(dāng)前高端柱塞泵嚴(yán)重依賴進(jìn)口， 因而對(duì)柱塞泵進(jìn)行研究、推動(dòng)其自主生產(chǎn)具有重要價(jià)值. 本文對(duì)柱塞泵進(jìn)行了AMEsim仿真研究，試圖為自主設(shè)計(jì)制造柱塞泵時(shí)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供一些指導(dǎo). 根據(jù)PD11V 高壓變量柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，本文分析計(jì)算了其錐形缸體結(jié)構(gòu)柱塞泵柱塞的空間運(yùn)動(dòng)方程，對(duì)其中的關(guān)鍵零部件配流盤進(jìn)行了過(guò)流面積計(jì)算，利用AMEsim 仿真軟件建立了九柱塞錐形缸體柱塞泵的仿真模型，然后仿真研究了不同斜盤傾角及電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)柱塞泵出口流量壓力特性的影響. 結(jié)果表明，適當(dāng)減小斜盤傾角并選擇合適的電機(jī)轉(zhuǎn)速可以減小泵運(yùn)行過(guò)程中的噪聲. 最后，本文根據(jù)變量機(jī)構(gòu)伺服控制回路原理進(jìn)行了AMEsim 建模與仿真，將電氣正流量恒功率壓力切斷控制模型各部分的仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明輸出控制特性曲線符合變量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和功能要求，驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性.

關(guān)鍵詞： AMEsim 仿真； 變量柱塞泵； 動(dòng)態(tài)特性

中圖分類號(hào)： TH137. 51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A DOI： 10. 19907/j. 0490-6756. 2024. 047003

1 引言

錐形缸體軸向柱塞泵能有效減小配流盤處的節(jié)距半徑，減小泵整體尺寸，改善其流體性能，同時(shí)也能夠承受更高的轉(zhuǎn)速及壓力. POPRU1/U2控制的柱塞泵具有電氣正流量控制、功率控制及壓力切斷的功能，可通過(guò)電氣控制系統(tǒng)控制泵的壓力及流量，具有較高的功率利用率.

我國(guó)對(duì)軸向高壓柱塞泵的研究起步較晚，高端液壓元件自主化程度和質(zhì)量可靠性與外國(guó)先進(jìn)液壓技術(shù)存在較大差距. 因此，對(duì)柱塞泵主體及變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模仿真，對(duì)其出口特性進(jìn)行分析，確定泵設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)十分重要.

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們對(duì)柱塞泵建模及控制系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究. 錢等［1］對(duì)軸向柱塞泵流量壓力脈動(dòng)進(jìn)行了理論分析及AMEsim 建模仿真，為減小流量脈動(dòng)提供了依據(jù). 王和張［2］通過(guò)AMEsim 對(duì)柱塞泵進(jìn)行建模和仿真，分析了柱塞數(shù)負(fù)載等對(duì)柱塞泵脈動(dòng)特性的影響. 高等［3］通過(guò)建立及分析變量柱塞泵的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，提出了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，改善了恒功率控制系統(tǒng)的響應(yīng)性及穩(wěn)定性. 李等［4］對(duì)變量泵壓力控制元件的輸出特性進(jìn)行研究，獲得了控制閥阻尼孔尺寸對(duì)泵輸出特性的影響. 赤等［5］對(duì)A10VNO 型柱塞泵進(jìn)行AMEsim 建模仿真分析，分析得到斜盤傾角、柱塞數(shù)目等參數(shù)對(duì)柱塞泵壓力流量脈動(dòng)的影響. 王［6］對(duì)LRDS 控制變量柱塞泵進(jìn)行建模分析，探討了LRDS 控制泵的壓力、流量及功率特性. 此外，文獻(xiàn)［7， 8］基于Adams 與AMEsim 等軟件對(duì)二維精密重載進(jìn)行機(jī)電聯(lián)合仿真，以保證模型的控制精度及準(zhǔn)確性. 錢、張和李［9］設(shè)計(jì)了一種新型模糊PID 位置控制器，提高了電液比例閥的控制精度. 值得注意的是，現(xiàn)有研究主要針對(duì)直軸式軸向柱塞泵，少有文獻(xiàn)對(duì)錐形缸體柱塞泵進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析及建模仿真并在建模時(shí)將變量泵主體與其變量機(jī)構(gòu)分離，進(jìn)行變量泵整體建模及控制曲線仿真.

本文以PD11V 高壓變量柱塞泵為研究對(duì)象，對(duì)錐形缸體柱塞泵運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了仿真分析，求得完整周期內(nèi)配流盤過(guò)流面積變化曲線. 根據(jù)三維模型參數(shù)，本文基于AMEsim 軟件仿真得到柱塞泵在不同工況下的流量壓力脈動(dòng)特性曲線. 仿真結(jié)果表明，模型符合性能需求. 此外，本文對(duì)實(shí)現(xiàn)柱塞泵無(wú)級(jí)調(diào)速及壓力保護(hù)等功能的變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仿真，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性與準(zhǔn)確性.

2 斜盤式軸向柱塞泵

2. 1 工作原理

斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要部件包括：1. 斜盤；2. 滑靴；3. 缸體；4. 柱塞；5. 主軸；6. 配流盤，柱塞安裝在缸體內(nèi)均勻分布的柱塞孔內(nèi)，柱塞頭部安裝有滑靴. 由于回程盤的作用，滑靴始終緊貼斜盤表面運(yùn)動(dòng). 斜盤與缸體，柱塞與缸體均有傾角. 斜盤式軸向柱塞泵工作時(shí)，缸體在傳動(dòng)軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)的柱塞一邊隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng). 柱塞在斜盤上死點(diǎn)位置自上而下運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞逐漸伸出，柱塞腔容積逐漸增大，產(chǎn)生局部真空，從而將低壓油經(jīng)配流盤吸油窗口吸入. 柱塞在斜盤下死點(diǎn)位置自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞逐漸縮回使得密封容積不斷減小，從而將高壓油經(jīng)配流盤排油窗口排出.

2. 2 運(yùn)動(dòng)分析

PD11V 高壓變量泵為一錐形缸體軸向柱塞泵，錐形缸體柱塞泵運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析如圖2 所示［10］.上死點(diǎn)位置為泵做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)柱塞可伸出的最大位置，下死點(diǎn)位置為其可縮回的最深的位置，點(diǎn)O為其原點(diǎn)，A 點(diǎn)與B 點(diǎn)為主軸旋轉(zhuǎn)角度φ 時(shí)斜盤垂直于缸體（β=0°）時(shí)及斜盤有一定傾角（β＞0°）時(shí)活塞球頭的位置，點(diǎn)D 為斜盤傾角為零時(shí)活塞法向起點(diǎn). 當(dāng)斜盤與柱塞正交（β=0°）時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)一周，固定在滑靴上的柱塞在斜盤上呈圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2（a）中虛線所示. 當(dāng)斜盤傾斜一定角度不再與輸入軸正交時(shí)（β＞0°）時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡由圓周運(yùn)動(dòng)變?yōu)闄E圓運(yùn)動(dòng)，如圖2（a）中實(shí)線所示.

對(duì)錐形缸體軸向柱塞泵進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析主要需求得柱塞沿活塞腔移動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的函數(shù). 在軸向視圖（圖2a）中，

OC = （ OA + AB ）* cos φ，

于是正視圖中

BC = OC* tan β = （ OA + AB ）* cos φ* tan β，

對(duì)于由上死點(diǎn)?O?D 構(gòu)成的三角形，在其隨著中心軸旋轉(zhuǎn)角度時(shí)φ 時(shí)，其夾角由初始上死點(diǎn)位置β 變?yōu)棣龋蚨鴪D3 中BC = （ OA + d ）* tan θ， 其中OA為斜盤傾角為0 時(shí)柱塞球頭位置即分布圓直徑r，d即軸向視圖中AB 長(zhǎng)度. 由此可得

tan θ = cos φ* tan β （1）

對(duì)于在任意位置的活塞（圖3），其沿柱塞腔方向A與B 間距離x 可由正弦定理給出，

當(dāng)活塞旋轉(zhuǎn)角度為0 時(shí)對(duì)應(yīng)上死點(diǎn)位置，角度為π時(shí)對(duì)應(yīng)下死點(diǎn)位置即活塞縮回最深位置，由此獲得任意角度活塞相對(duì)位移為

其中，α 為柱塞與主軸間傾角，β 為斜盤傾角，r 為下死點(diǎn)處滑靴分布圓半徑，Φ 為缸體轉(zhuǎn)角，即柱塞當(dāng)前位置與初始上死點(diǎn)位置間夾角，ω 為輸入角速度. 進(jìn)而，位移方程對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得柱塞速度方程

其中d 為柱塞直徑，Z 為柱塞數(shù)目. 由理論公式計(jì)算可知，泵排量與柱塞數(shù)目、斜盤傾角及電機(jī)轉(zhuǎn)速等呈正相關(guān).

3 錐形缸體軸向柱塞泵建模仿真分析

3. 1 配流盤過(guò)流面積分析

在柱塞泵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，柱塞泵吸油排油過(guò)程通過(guò)其內(nèi)部容積的變化及配流盤過(guò)流面積的變化實(shí)現(xiàn). 配流盤結(jié)構(gòu)直接影響柱塞泵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中流量及壓力脈動(dòng)程度，其結(jié)構(gòu)合理性是降低柱塞泵噪聲水平提升其平穩(wěn)性的關(guān)鍵所在，因而也是柱塞泵運(yùn)行過(guò)程中的重要零部件.

如圖4 所示，PD11V 高壓變量泵配流盤結(jié)構(gòu)主要包括：1. 吸油窗口；2. 減振槽；3. 排油窗口；4.過(guò)渡區(qū)；5. 內(nèi)密封帶；6. 外密封帶；7. 輔助支承面. 下面我們對(duì)單個(gè)柱塞位于不同旋轉(zhuǎn)角度時(shí)配流盤開(kāi)度進(jìn)行分析，使用MATLAB 對(duì)配流過(guò)程曲線進(jìn)行計(jì)算模擬，并將其引入液壓模型中.

我們按順時(shí)針?lè)较蚍治鐾髅娣e的周期性變化過(guò)程［11］. 開(kāi)始時(shí)，柱塞腔進(jìn)入第一個(gè)減振孔，如圖5 所示，其轉(zhuǎn)過(guò)角度為其轉(zhuǎn)過(guò)角度Δφ = φ1，過(guò)流面積變化函數(shù)為（ 0 ≤ φ ≤ φ1 ），即

m4 =r 22 - R2p+（ Rp + r2 - R1 φ ）2／2r2 （ RP + r2 - R1 φ ），

r2 為第一個(gè)減振孔半徑. 柱塞缸配流區(qū)完全開(kāi)啟兩個(gè)減振孔至開(kāi)始開(kāi)啟斜盤配油窗口后，過(guò)流面積為（ φ3 lt; φ ≤ φ4 ）

S4 = πr 21 + πr 22 （11）

當(dāng)柱塞缸配流區(qū)開(kāi)始進(jìn)入配油窗口時(shí)，減振小孔通流面積此時(shí)可忽略不計(jì)，過(guò)流面積為（φ4 lt; φ ≤φ5 ）

S5 = R2parccos m5 - RP2 sin arccos m5 （12）

其中

m5 =4R21sin2[ ] 0.5*（ ry1+ ry2- φ ） - 2R2p／2R2p，

ry1 為柱塞缸排油窗口腰型半圓半徑，ry2 為配流盤的配流窗口腰型槽半圓半徑. 當(dāng)柱塞缸配流區(qū)開(kāi)始完全進(jìn)入配流盤配流窗口腰型槽時(shí)，流面積為（φ5 lt; φ ≤ φ6 ）

S6 = πR2p+ 0.5φ （ R22- R23） （13）

其中R2 為配流盤排油窗口腰型槽外圓半徑，R3 為配流盤排油窗口腰型槽內(nèi)圓半徑. 當(dāng)柱塞缸配流區(qū)完全進(jìn)入配流盤配流窗口時(shí)，過(guò)流面積變化為（φ6 lt; φ ≤ φ7 ）

S7 = πR2p+ 0.5α （ R22- R23） （14）

其中α 為柱塞缸排油窗口兩半圓間轉(zhuǎn)過(guò)角度. 當(dāng)柱塞缸配流區(qū)開(kāi)始離開(kāi)配流盤腰型槽至末端圓弧圓心與配流盤圓弧圓心重合時(shí)，過(guò)流面積為（φ7 lt;φ ≤ φ8 ）

S8 = πR2p+ 0.5（ α - φ ）（ R22- R23） （15）

當(dāng)柱塞缸配流區(qū)將離開(kāi)配流盤配流窗口腰型槽，末端圓弧離開(kāi)配流盤末端圓弧時(shí)，過(guò)流面積為（φ8 lt; φ ≤ φ9 ）

S9 = R2parccos m6 - R2psin （ arccos m6 ） （16）

其中

m6 = 4R21sin2 （ 0.5φ ）- 2R2P／2R2P.

最后，配流盤后半圓弧其配流面積變化過(guò)程與此處前半圓弧分析基本一致，此處不再贅述.

根據(jù)分析所得的過(guò)流面積計(jì)算公式，我們使用MATLAB 繪圖并導(dǎo)入AMEsim 軟件中，通過(guò)SIGFXA01 子模型獲得了配流盤配流窗口過(guò)流面積的開(kāi)度曲線，如圖6 所示.

3. 2 柱塞泵AMEsim 建模

如前文所述，柱塞泵缸體內(nèi)均勻分布著數(shù)個(gè)柱塞孔，每個(gè)柱塞在柱塞孔內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)隨著缸體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致. 因此，在對(duì)柱塞泵進(jìn)行建模時(shí)可先對(duì)單個(gè)柱塞進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的單柱塞模型，然后建立整體的多柱塞泵主體模型.

在液壓控制領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外均開(kāi)發(fā)研究了不同數(shù)字仿真分析軟件，主流的軟件有AMEsim、Fluid?SIM、Matlab 等，其中AMEsim 作為一個(gè)多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)，相較FluidSIM 教學(xué)軟件更具專業(yè)性與嚴(yán)謹(jǐn)性，相較Matlab 則數(shù)學(xué)建模更貼近于液壓系統(tǒng)真實(shí)工況. 本文采用AMEsim進(jìn)行柱塞泵建模.

根據(jù)形缸體軸向柱塞泵作用原理，選取AMESim 軟件Hydraulic 庫(kù)、Hydraulic ComponentDesign 庫(kù)等搭建單柱塞作用模型，液壓模型如圖11，部分選取的子模型如表1 所示. 基于錐形缸體軸向柱塞泵三維模型結(jié)構(gòu)尺寸及經(jīng)驗(yàn)選取子模型如下［12， 13］：

PD11V 高壓變量柱塞泵包含9 個(gè)柱塞. 在已建立的單柱塞模型基礎(chǔ)上，設(shè)置每個(gè)柱塞初始相位角及其在柱塞腔內(nèi)初始位移以合成與實(shí)際柱塞泵運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致的泵模型. 由于多柱塞模型較復(fù)雜，將圖7 中的單柱塞模型封裝為超元件，得到如圖8 所示的九柱塞變量柱塞泵整體模型. 模型中使用的部分參數(shù)參見(jiàn)表2.

3. 3 軸向變量柱塞泵仿真結(jié)果分析

對(duì)柱塞泵的液壓泵進(jìn)行液壓仿真，采用一節(jié)流閥作為負(fù)載，仿真分析柱塞泵在轉(zhuǎn)速為1500 r/min、不同斜盤傾角下的壓力流量特性，分別取傾角為5°、8°、12°、16°、18°運(yùn)行仿真模型，得到PD11V高壓變量泵的流量及壓力脈動(dòng)特征［14， 15］，如圖9所示.

分析流量及壓力曲線圖可知：在泵達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其出口流量呈周期性波動(dòng). 當(dāng)錐形缸體軸向柱塞泵處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，隨著斜盤傾角的增大，柱塞泵流量逐漸增大，流量脈動(dòng)率隨著傾角逐漸增大，到達(dá)穩(wěn)態(tài)所需響應(yīng)時(shí)間逐漸變長(zhǎng)，泵出口壓力特性與輸出流量特性的趨勢(shì)基本一致. 仿真所得結(jié)果與通過(guò)節(jié)流口及泵流量理論計(jì)算結(jié)果基本一致，從而驗(yàn)證了所建立錐形缸體軸向柱塞泵AMEsim 建模的正確性.

下面我們仿真分析不同轉(zhuǎn)速下的壓力流量脈動(dòng)特性. 在斜盤傾角為8° 下，選取轉(zhuǎn)速分別為600 r/min、1000 r/min、1500 r/min、1800 r/min、2100 r/min，獲得錐形缸體柱塞泵在不同轉(zhuǎn)速下的壓力流量特征，如圖10 所示，其流量與壓力隨著轉(zhuǎn)速增大而增大，脈動(dòng)率卻隨其略微減小.

泵設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)從0～190 L/min 流量無(wú)級(jí)調(diào)速. 根據(jù)仿真結(jié)果，斜盤的傾角選取為5°～8°，轉(zhuǎn)速取1500 r／min ～1800 r/min 可滿足需求，同時(shí)有效減小運(yùn)行過(guò)程中的噪聲，提高運(yùn)行平穩(wěn)性.

4 帶恒功率壓力切斷的電氣正流量控制

PD11V 高壓變量泵可實(shí)現(xiàn)恒壓、恒功率及電比例控制功能，具有過(guò)載保護(hù)、電信號(hào)控制無(wú)級(jí)調(diào)速及運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn). 相較傳統(tǒng)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)的變量控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)緊湊、功耗較低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且控制響應(yīng)速度及精度均有明顯提升. 目前，針對(duì)帶POPRU1/U2 變量機(jī)構(gòu)的柱塞泵的AMEsim 建模仿真較少. 下面我們對(duì)帶變量機(jī)構(gòu)的柱塞泵進(jìn)行建模仿真，并驗(yàn)證其是否實(shí)現(xiàn)電比例控制等功能.

4. 1 工作原理

圖11 為帶恒功率控制壓力切斷的電比例正流量控制變量柱塞泵的液壓控制原理圖，其中兩位三通閥自上往下依次為電比例控制閥、恒壓閥及恒功率控制閥，恒壓閥將系統(tǒng)壓力限定在一定范圍內(nèi)，恒功率閥通過(guò)改變排量實(shí)現(xiàn)出口功率恒定.

電比例變量控制由比例控制閥、變量活塞和反饋桿組成. 初始狀態(tài)下，變量泵處于輸出流量最小狀態(tài). 當(dāng)輸入電流產(chǎn)生電磁力，使得電磁閥芯向右位移時(shí)，通入下方活塞腔的高壓油被切斷并接入油箱卸荷，斜盤擺角增大，泵輸出流量增大，上方活塞腔向左移動(dòng)，其位移通過(guò)反饋桿作用在比例閥右側(cè)的閥芯彈簧上，所產(chǎn)生的彈力與電磁鐵產(chǎn)生的電磁力相互平衡. 滑閥閥芯在新的位置達(dá)到平衡，每個(gè)位置對(duì)應(yīng)泵的一個(gè)排量值. 隨著控制電流增加，泵的排量也增加.

4. 2 機(jī)構(gòu)建模

根據(jù)PD11V 高壓變量泵的控制原理及其三維模型，我們利用AMEsim 仿真軟件內(nèi)HCD 庫(kù)及液壓元件庫(kù)搭建泵的仿真模型，所得AMEsim 模型如圖12 所示［16］，圖中以一溢流閥作為負(fù)載，右側(cè)閥自上而下依次實(shí)現(xiàn)電比例控制、壓力切斷及恒功率控制功能.

4. 3 對(duì)比驗(yàn)證

下面我們將仿真結(jié)果與泵出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比. 壓力切斷仿真功能實(shí)現(xiàn)如圖13 所示. 在初始狀態(tài)，泵輸出流量壓力為零. 經(jīng)一定響應(yīng)時(shí)間，泵出口流量逐漸攀升至最大，出口壓力繼續(xù)上升至預(yù)設(shè)壓力值320 bar 左右（即32 MPa），壓力切斷閥換位工作，使泵出口流量逐漸減小，以使得出口壓力基本保持恒定，實(shí)現(xiàn)恒壓及過(guò)載保護(hù)功能. 與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，仿真結(jié)果的趨勢(shì)與數(shù)值基本一致，驗(yàn)證了模型正確性.。

恒功率控制功能仿真如圖14 所示. 在初始狀態(tài)，泵流量最大. 在此狀態(tài)下，出口壓力逐漸增大，到達(dá)預(yù)設(shè)恒功率值時(shí)，恒功率變量機(jī)構(gòu)杠桿開(kāi)始工作，使得排量逐漸減小，使其排量與出口壓力乘積基本保持恒定，以實(shí)現(xiàn)恒功率控制功能. 將仿真結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比，可見(jiàn)其趨勢(shì)與參數(shù)值基本吻合，驗(yàn)證了模型的正確性［17］.

將變量機(jī)構(gòu)模型接入到錐形缸體軸向柱塞泵泵體模型，獲得PD11V 高壓變量泵的整機(jī)模型，由變量機(jī)構(gòu)輸入的斜盤傾角信號(hào)從0°增大以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)其進(jìn)行液壓仿真，獲得電氣正流量控制柱塞泵輸出流量曲線如圖15 所示. 由仿真結(jié)果可知，隨著電流信號(hào)增大，柱塞泵輸出流量逐漸增大. 同時(shí)，隨著斜盤傾角增大，柱塞泵流量脈動(dòng)會(huì)逐漸增大到斜盤擺角處于最大角度處. 仿真結(jié)果實(shí)現(xiàn)了輸入電流200～600 mA 時(shí)對(duì)泵輸出流量0～280 L/min 的正比例控制，仿真結(jié)果出廠試驗(yàn)分析結(jié)果基本一致.

5 結(jié)論

本文對(duì)錐形缸體軸向柱塞泵進(jìn)行了動(dòng)學(xué)分析，逐角度進(jìn)行了配流盤過(guò)流面積分析計(jì)算，使用AMEsim 對(duì)泵主體進(jìn)行建模仿真，從而為錐形缸體軸向柱塞泵的仿真分析提供一般性建模方法. 分析結(jié)果表明，柱塞泵斜盤傾角、配流盤結(jié)構(gòu)及電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)錐形缸體斜盤柱塞泵的壓力及脈動(dòng)流量有顯著影響，流量脈動(dòng)在傾角為5°，8°，12°，16°及18°時(shí)分別為2. 87%，3. 26%，4. 41%，6. 09% 及6. 98%，壓力脈動(dòng)分別為13. 69%，12. 31%，8. 84%，6. 65% 及5. 82%. 在實(shí)際應(yīng)用中，為了減小其脈動(dòng)及噪聲，應(yīng)合理優(yōu)化配流盤結(jié)構(gòu)，并在適宜范圍內(nèi)選取斜盤傾角（5° ～8° ）及電機(jī)轉(zhuǎn)速（1500L/min～1800 L/min）等參數(shù). 最后，本文對(duì)PD11V 高壓柱塞泵變量機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析，進(jìn)行了AMEsim 仿真，并對(duì)其壓力切斷和恒功率控制等功能與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了模型的正確性. 本研究為泵變量機(jī)構(gòu)提供了一種建模方式，可望為后續(xù)的無(wú)級(jí)調(diào)速研究奠定一定基礎(chǔ).

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（責(zé)任編輯： 周興旺）

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