[00034109]分布式柱塞泵的设计与研制

目前，针对液压系统的节能研究是目前的研究热点，无论是正负流量控制、负载敏感控制，还是针对动力系统的节能控制，都是在一定程度上降低了能量消耗，而没有从根本上解决动力系统与负载的匹配。液压系统中最常用的柱塞泵， 虽然具有较高的效率和寿命，但是由于柱塞泵一般有 7 个或 9 个柱塞通过缸体和斜盘等机构耦合在一起，按照某种规律协调运动而不能独立控制，因此柱塞泵的高效区域分布是液压泵的固有特性不能随负载动态调整，其流量压力特性也只能在某个特定的区间调整。液压系统的负载千差万别，且液压系统经常应用到负载变化剧烈的场合，如液压挖掘机。 针对传统柱塞泵的高效区域不能动态调整以及输出特性只能在某个有限区间调整等不足之处，本项目提出一种基于矩阵式布置的分布式柱塞泵，将现有的柱塞泵解耦成单个柱塞的柱塞泵，通过并联和串联的方式将若干个单柱塞泵连接起来，形成一个 m×n 阶的矩阵式液压驱动系统。该系统根据负载需求，通过多个单柱塞泵的组合控制，分别由每行 m 个、每列 n 个单柱塞泵实现流量、压力匹配。该系统可动态调节驱动系统高效区，做到同时匹配动力系统和液压系统各负载性能。 与现有柱塞泵相比，分布式柱塞泵的零件数目减少约 40%，动力系统（驱动电机+液压泵）体积减小约 30%，液压泵可始终工作于 95%左右的高效区域；且分布式柱塞泵的安装位置灵活，可替换性强。 图 分布式柱塞泵的原理及优点 通过本项目的研究，将传统柱塞泵解耦成单个柱塞的柱塞泵，并通过不同的串并联组合来动态调整液压泵的高效区域，并根据不同执行器的压力流量要求对分布式柱塞泵进行实时重组和控制，从而实现节能。本研究成果，一方面可以降低动力系统的采购成本，另一方面对突破柱塞泵的配流副、摩擦副等研究难点， 提高国产液压泵的水平，打破国外高端液压泵的垄断地位等均具有积极的现实意义。另外，我国是工程机械生产和使用大国，分布式柱塞泵有着广阔的应用对象和市场，分布式柱塞泵的推广使用，不仅能对生产制造企业带来巨大的经济效益， 对于柱塞泵的使用企业来说，也能提高其市场竞争优势。