[发明专利]一种降低轴向柱塞泵压力脉动的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及压力脉动控制装置，具体涉及一种降低轴向柱塞泵压力脉动的控制装置.

背景技术

斜盘式轴向柱塞泵具有高压、大功率、易于变量、可靠性高等优点而广泛应用于液压系统中。然而，由于其工作原理，斜盘式轴向柱塞泵在吸、排油时不可避免的将会产生流量脉动。斜盘式轴向柱塞泵吸油、排油是通过柱塞在缸体中做周期性往复运动引起密封容积变化实现的。柱塞泵输出的流量为各个在排油区柱塞的排油量和，因此柱塞泵输出流量随着柱塞相对斜盘的位置变化而变化，即柱塞泵输出的流量本身是脉动的。此外，由于斜盘式轴向柱塞泵吸油压力和排油压力存在很大的压差，当处在吸油区的柱塞向排油区过渡时，部分排油区的高压油液将流入压力较低的柱塞中，即所谓的流量倒灌现象。因柱塞泵吸、排油而引起的流量脉动将会使液压系统产生压力脉动，流量/压力脉动将引起系统和液压管路的振动，使得液压系统产生振动和噪声。同时，流量/压力脉动将降低液压系统的性能，加速元件的老化和失效。因此降低轴向柱塞泵压力脉动有利于提升泵源输出油液压力性能以及提升液压系统的品质，具有较强的实用价值。

针对液压系统产生的压力和流量脉动，国内外学者提出了很多种解决方法，但归纳起来，流体脉动衰减主要可分为被动控制和主动控制两种。

目前，液压管路流体脉动被动控制的衰减器的形式主要可以分为三类:第一种是利用能量吸收原理的阻性脉动衰减器；第二种是利用压力或流量脉动波相互抵消或利用谐振吸收能量，从而衰减流体脉动的抗性脉动衰减器；第三种是利用阻性、抗性各自特点，将它们组合成的阻抗复合型脉动衰减器。但被动控制只适用于削减某一特定频带内的流体脉动，而且由于实际的液压系统的许多不确定因素，使这种控制容易受到外界干扰的影响。此外，阻、抗性脉动衰减器结构参数固定，不具备自适应滤波的能力，难以满足实际要求。

流体脉动主动控制是通过增加一些装置来产生与源压力脉动频率、幅值都相等，但是相位不同的压力波，通过此压力波与源压力波叠加而消减系统中的压力与流量脉动。主动控制主要可以分为三类:(1)在管道中直接加装一个伺服作动器，通过伺服作动器产生压力脉动波抵消原液压系统中的压力脉动；(2)在管道外壁安装压电陶瓷之类的智能材料作动器，通过作动器的运动使管壁发生弹性变形，从而在管道内产生压力脉动波；(3)基于旁路溢流原理，从主管路中引出一条分支管路，然后在分支管路上安装由智能材料驱动的伺服阀，节流阀或者消振阀。通过控制阀的运动，从而消减主管路的流量脉动。但是这些主动控制方法也有一些缺点:(1)当加装伺服作动器时，由于要产生幅值大小相等、相位相差的次级脉动波，这就使得作动器体积较大；又由于在高压液压系统中，作动器要承受很大的负载，使得其驱动电压或磁场强度非常大，会引起作动器过热等一系列问题；(2)因为管路中的高压流体会使管道刚度变大，因此若要管道发生变形，则要很大的执行力，因此利用液压系统管壁的变形来产生压力脉动波的流体脉动主动控制不适用于高压系统，一般应用于低压的液压管路系统；(3)虽然主动控制消除脉动的效果比被动控制的较好，但相应的主动控制系统复杂、成本昂贵，因此还没广泛的应用于实际中；(4)现在的液压系统(比如飞机的液压系统)柱塞泵转速越来越快，因此产生的流量脉动频率也越来越高，这就成为制约基于旁路溢流原理的流体脉动主动控制发展的瓶颈。

中国专利CN 101476571B公开了一种参数自适应调整皮囊式液压蓄能器，涉及一种基于DSP控制的可变参数皮囊式液压蓄能元件，可以在线改变充气压力、容积、工作油液阻尼和进口阻尼。该发明应用了磁流变阻尼器的工作原理改变蓄能器中的阻尼系数，从而达到吸收管路的压力脉动的目的，但是动态相应较差，难以满足高频减振的需求。

中国专利CN 205478676U公开了一种入流式流体脉动主动控制支路，设置在被控基本液压系统中的管道消振点处用以提供脉动消除或减小。利用额外的补油泵通过高频响的节流阀为系统进行补油，当压力脉动波的波谷来临时，通过主动调节节流阀开口大小，入流一定的流量来降低系统的压力脉动这种入流式控制方法虽然能够在一定程度在消除压力脉动波的谷值，但是无法消除压力脉动波的峰值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低脉动效果好、适用范围广的降低轴向柱塞泵压力脉动的控制装置。