[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

说明书

本发明公开了一种主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵及工作方法，主要包括泵主轴、斜盘、5个柱塞、5个柱塞腔、转轴、5个凸轮、5个排油阀、5个吸油阀、流量控制阀、负载敏感控制器、数字阀、变量缸、压力传感器、油箱；泵主轴在带动柱塞旋转的同时，通过转轴与凸轮驱动排油阀和吸油阀运动，在简化控制电信号的基础上，进一步实现了高频响的主动配流；负载敏感控制器根据流量控制阀的两端压差与设定压差的差值大小，输出PWM信号以驱动两个数字阀动作来调节斜盘的倾角，最终实现在轴向柱塞泵输出流量与负载自适应匹配的功能；本发明所提出的负载敏感数字轴向柱塞泵具有高转速、控制难度低、高可靠以及智能化等优势。

技术领域：

本发明涉及液压技术和水利机械领域，尤其涉及一种主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵及其工作方法。

背景技术：

轴向柱塞泵具有结构紧凑、输出压力大以及容积效率高等优势，目前广泛应用于航空航天、工程机械以及高端装备等领域。轴向柱塞泵的主轴旋转并带动活塞在活塞腔中作往复运动，以实现吸排油，为此正确的配流方式至关重要。

目前轴向柱塞泵的配流方式主要有三种：第一种为配流盘配流，该方式通过配流盘上配流窗口与柱塞腔形成配流副，但存在泄漏大、工艺复杂以及适应性差等问题；第二种为被动阀配流，即采用单向阀实现吸排油，但该方式由于受到单向阀频响制约，存在滞后问题，并且单向阀存在不可逆性；第三种为主动阀配流，即采用配流阀主动控制每个柱塞腔的吸排油过程，如中国专利CN106762503A公开了一种数字配流与低速轴向柱塞泵，该发明采用一个两位三通高速开关阀控制柱塞腔与吸油管路、排油管路的通断状态，进而实现主动配流，该方式存在以下问题：(1)每个高速开关阀均为独立信号控制，控制信号较多：(2)控制信号与主轴旋转速度以及柱塞旋转角度存在复杂的关系，控制难度较大；(3)受限于高速开关阀的低动态约束，柱塞泵转速无法提升，输出流量较小。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵及其工作方法，不仅能够降低配流阀的控制难度，同时能够显著提高柱塞泵的旋转速度与输出流量。

为实现上述目的，本发明提供的负载敏感数字轴向柱塞泵可采用以下技术方案：一种主动阀配流的负载敏感数字轴向柱塞泵，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可以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；从轴向视图看，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。