陈光静

摘要：液压泵可以向液压系统提供一定流量与压力的油液动力，是液压系统中不可缺少的核心元件，合理的设计液压泵尤为关键。基于此，本文以电液比例变量轴向柱塞泵控制特性作为研究对象，分析轴向柱塞泵的发展趋势与特点，探究液压系统模型情况，对电液比例变量轴向柱塞泵控制特性进行仿真测试，进而提高系统运行效率，改善工作性能。

关键词：电液比例变量泵;排量控制;轴向柱塞泵

引言：

整个液压系统当中，变量轴向柱塞泵可以起到较好的调节作用，具有低噪音的先进控制技术，并广泛应用在注塑机械、加工机械以及建材机械中，在交通运输领域和军事领域起到至关重要的作用，本文以双向型电液比例作为研究对象，探究该比例下变量轴向柱塞泵的有效控制，实现压力与流量的控制自动化。

1.轴向柱塞泵发展趋势特点分析

变量轴向柱塞泵的发展趋势近年来呈现出以下特点：（1）高速化与高压化矢变量轴向柱塞泵当前的发展方向，变量轴向柱塞泵的功率密度得到提高，可以和发动机相匹配，应用起来更加便利;（2）轻型变量轴向柱塞泵成本比较高，比叶片泵成本高出百分之二十，但是该变量轴向柱塞泵的性能优势可以与叶片泵相竞争，为未来的轻型变量轴向柱塞泵打开市场;（3）变量轴向柱塞泵将与电子技术结合，实现多种方式的有效控制。

本文探究的双向电液比例变量轴向柱塞泵属于基于变量活塞位置反馈的闭环排量控制变量泵，电液比例方向阀、斜盘、双作用对称液压缸以及泵的主体部分构成了变量轴向柱塞泵排量调节机构，电机转向不变，泵的变量活塞来回运动，泵的进油口和出油口相互转换，实现斜盘正常调节排量工作，保证变量轴向柱塞泵的双向变量动态一致性^[1]。

2.双向电液比例变排量轴向柱塞泵的SimulationX模型

2.1液压系统模型

电液比例排量控制泵以控制泵的排量为目的，排量与斜盘倾角有关，斜盘倾角根据变量活塞位移决定，变量活塞在斜盘与自身之间的机械运动完成转动，进而控制斜盘倾角，达到对活塞的有效控制，因此，变量活塞位移和变量轴向柱塞泵的排量也是相互对应的。电液比例排量控制泵利用控制阀对变量液压缸完成驱动，然后通过检测，得到变量活塞位移信息，将其与控制信号比较，明确排量调节机构属于闭环控制系统。

本文在对电液比例排量控制泵研究时使用了SimulationoX软件，实现了电液比例排量控制泵系统工程研究的建模与仿真工作，完成了电液比例轴向柱塞泵液压系统与动力学系统之间的仿真研究。变排量控制系统模型中包含了电液比例轴向柱塞泵本体、电机、电液比例方向阀以及各部分信号块，使用该软件可以通过动力学库将电液比例轴向柱塞泵的液压系统延伸到三维模型，方便进入更加直接的控制性研究。很多企业在进行机械生产工作时会选择使用A4VSO系列变量柱塞泵，该变量柱塞泵可以很好地实现压力控制、流量控制、双曲线功率控制、手动控制、电马达控制、与位置相关的液压控制、与流量相关的液压控制、与压力有关液压控制、二次控制的转速控制以及电子比例等方面的控制，而且斜盘结构轴向柱塞变量泵，用于开式回路的静液压传动，流量与输入转速和排量成比例，通过调节斜盘，流量可无级调节，开槽控制的斜盘设计使该变量柱塞泵拥有优秀的吸油性能，噪音较低，使用寿命比较长^[2]。

2.2基于SimulationX的电液比例变排量轴向柱塞泵仿真分析

对电液比例变排量轴向柱塞泵进行仿真分析，假设电液比例变排量轴向柱塞泵的转速为每分钟1000r，斜盘的最大倾角为±15°，电液比例变排量轴向柱塞泵最大排量是±250mL/r，节流阀加载方式下电液比例变排量轴向柱塞泵负载压力为20MPa，在斜盘的作用下完成信号的控制，斜盘转动，电液比例变排量轴向柱塞泵的排量发生变化。这个时候斜盘倾角控制信号与泵排量变化曲线如图（1）所示，根据分析得知，双向电液比例变排量轴向柱塞泵排量根据斜盘倾角控制信号成比例，呈现出迅速变化趋势，而且具有一致的动态特性，整个液压系统的响应速度比较快，稳定性也比较高。

随后，工作人员对电液比例变排量轴向柱塞泵进行不同负载压力的仿真测试，设定辅助泵压力为10MPa，选择可调开口式的节流阀加载方式，讓电液比例变排量轴向柱塞泵的负载压力变化更加明显，如图（2）所示，同时保证斜盘倾角输入信号的不变，让电液比例变排量轴向柱塞泵变量活塞位移信号不受干扰，得知双向电液比例变排量轴向柱塞泵在控制信号没有改变的背景下，泵的排量不会因为负载的变化而变化，只有当负载压力突变以后，排量出现小幅度降低的趋势，这与电液比例变排量轴向柱塞泵泄漏量变大有关，通过这种方式有效保证电液比例变排量轴向柱塞泵的恒定排量。

分析辅助泵控制压力对排量控制特性的影响，如果节流阀加载让电液比例变排量轴向柱塞泵最大负载压力达到20MPa，得知变量活塞如果直径没有改变，那么变量缸控制压力对电液比例变排量轴向柱塞泵的排量会有影响，如果变量缸控制压力提高，电液比例变排量轴向柱塞泵排量响应时间就会减小，超调量也会增大;相反，变量缸控制压力降低，电液比例变排量轴向柱塞泵排量响应时间就会增加，超调量会降低。人们通过仿真测试还得知变量活塞直径大小对电液比例变排量轴向柱塞泵排量的响应速度也会造成影响，如果变量活塞直径增加，那么泵的排量响应速度就会变慢，如果变量活塞的直径减小，那么响应速度就会加快，超调量也会随着响应速度的加快而增大，进一步减小则由于控制压力有限，达不到变量的最终目的。

总结：

总而言之，本文提出了双向电液比例排量控制轴向柱塞泵变排量控制方案，对液压系统进行有效研究，在基于SimulationX的电液比例变排量轴向柱塞泵的研究下，建立液压系统模型与动力学模型，明确电液比例排量控制泵的排量可以在控制信号下实现变化，在斜盘倾角信号不变下，泵的排量不变，体现了泵的良好动态响应特点与稳态控制特性。

参考文献

[1]秦彦凯.电液比例变量轴向柱塞泵控制特性研究[J].煤矿机械，2018，39（10）：32-36.

[2]秦彦凯. 电液比例变排量轴向柱塞泵控制特性研究[D].太原理工大学，2012.

（作者单位：四川省宜宾普什驱动有限责任公司）