[发明专利]主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵及其工作方法

权利要求书

1.一种主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵，其特征在于：包括泵主轴、斜盘、第一柱塞、第一柱塞腔、第二柱塞、第二柱塞腔、第三柱塞、第三柱塞腔、第四柱塞、第四柱塞腔、第五柱塞、第五柱塞腔、转轴、第一排油阀、第一凸轮、第一吸油阀、第二排油阀、第二凸轮、第二吸油阀、第三排油阀、第三凸轮、第三吸油阀、第四排油阀、第四凸轮、第四吸油阀、第五排油阀、第五凸轮、第五吸油阀、第一油箱、第一压力传感器、流量控制阀、第二压力传感器、负载敏感控制器、第二油箱、泄压数字阀、增压数字阀、变量缸；

所述泵主轴与所述斜盘连接，并带动斜盘作旋转运动；所述斜盘与所述变量缸的输出杆连接，通过控制输出杆位移实现所述斜盘的倾斜角度；所述第一柱塞、第二柱塞、第三柱塞、第四柱塞、第五柱塞沿周向平均分布在所述斜盘上；所述第一柱塞放置在所述第一柱塞腔的内部，并作相对滑动运动；所述第二柱塞放置在所述第二柱塞腔的内部，并作相对滑动运动；所述第三柱塞放置在所述第三柱塞腔的内部，并作相对滑动运动；所述第四柱塞放置在所述第四柱塞腔的内部，并作相对滑动运动；所述第五柱塞放置在所述第五柱塞腔的内部，并作相对滑动运动；

所述转轴与所述泵主轴连接，或通过机加工做成一根轴，并且两者转速相同；所述第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮、第五凸轮从上至下通过平键与所述转轴连接；所述第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、第四凸轮、第五凸轮平均分布在所述转轴的周向；所述第一排油阀和所述第一吸油阀分别安装在所述第一凸轮的左右侧；所述第二排油阀和所述第二吸油阀分别安装在所述第二凸轮的左右侧；所述第三排油阀和所述第三吸油阀分别安装在所述第三凸轮的左右侧；所述第四排油阀和所述第四吸油阀分别安装在所述第四凸轮的左右侧；所述第五排油阀和所述第五吸油阀分别安装在所述第五凸轮的左右侧；因此，所述转轴在泵主轴的带动下，可以同时驱动5个排油阀和5个吸油阀运动，以实现对5个柱塞腔的主动配流；

所述第一排油阀的进油口与所述第一吸油阀的出油口、所述第一柱塞腔连通；所述第二排油阀的进油口与所述第二吸油阀的出油口、所述第二柱塞腔连通；所述第三排油阀的进油口与所述第三吸油阀的出油口、所述第三柱塞腔连通；所述第四排油阀的进油口与所述第四吸油阀的出油口、所述第四柱塞腔连通；所述第五排油阀的进油口与所述第五吸油阀的出油口、所述第五柱塞腔连通；

所述第一吸油阀、第二吸油阀、第三吸油阀、第四吸油阀、第五吸油阀的进油口与所述第一油箱连通；所述第一排油阀、第二排油阀、第三排油阀、第四排油阀、第五排油阀的出油口与所述流量控制阀的进油口连通；所述增压数字阀的进油口与所述流量控制阀的进油口连通；所述增压数字阀的出油口与所述泄压数字阀的进油口、所述变量缸的无杆腔连通；所述泄压数字阀的出油口与所述第二油箱连通；

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别安装在所述流量控制阀的进口和出口，用于实时测量所述流量控制阀的两端压差，并将信号传输至所述负载敏感控制器的信号输入端口；所述负载敏感控制器的两个输出端口分别连接所述泄压数字阀和所述增压数字阀的控制端口，并通过输出PWM信号来驱动泄压数字阀和增压数字阀动作。

2.根据权利要求1所述的主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵，当柱塞的数量为N，则柱塞的数量＝凸轮的数量＝吸油阀的数量＝排油阀的数量＝N；N个凸轮沿转轴周向的平均分布角度＝360°/N；N个吸油阀沿转轴周向的平均分布角度＝360°/N；N个排油阀沿转轴周向的平均分布角度＝360°/N；同一凸轮所连接的吸油阀与排油阀相隔180°。

3.一种如权利要求1所述的主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵的工作方法，采用如下步骤：

步骤一，初始状态，泵主轴同时带动斜盘和转轴旋转，第一柱塞、第二柱塞、第三柱塞、第四柱塞、第五柱塞分别在第一柱塞腔、第二柱塞腔、第三柱塞腔、第四柱塞腔、第五柱塞腔的内部滑动，并且这五个柱塞腔的状态依次从排油状态向吸油状态过渡；

步骤二，五个排油阀和五个吸油阀在转轴的带动下，实现对每个柱塞腔的主动配流，此时五个排油阀的开度大小关系为：第一排油阀第二排油阀第三排油阀＝第四排油阀＝第五排油阀；五个吸油阀的开度大小关系为：第三吸油阀第四吸油阀第五吸油阀＝第一吸油阀＝第二吸油阀；

步骤三，柱塞泵输出流量经过流量控制阀，最终流向负载，通过调节流量控制阀的开度可以控制负载的运动速度；

步骤四，当负载压力增加时，导致流量控制阀的两端实际压差减小，输出流量减小，由于实际压差小于设定压差，负载敏感控制器输出PWM信号以驱动泄压数字阀动作，导致变量缸的无杆腔压力减小，变量缸的输出杆向右运动，此时斜盘的倾角变大，输出流量增加，流量控制阀的进口压力增加，直至实际压差与设定压差相等时，斜盘的倾角保持不变；当负载压力减小时，导致流量控制阀的两端实际压差增加，输出流量增加，由于实际压差大于设定压差，负载敏感控制器输出PWM信号以驱动增压数字阀动作，导致变量缸的无杆腔压力增加，变量缸的输出杆向左运动，此时斜盘的倾角减小，输出流量减小，流量控制阀的进口压力减小，直至实际压差与设定压差相等时，斜盘的倾角保持不变。