本發(fā)明涉及壓力脈動(dòng)控制裝置，具體涉及一種降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置.

背景技術(shù)：

斜盤式軸向柱塞泵具有高壓、大功率、易于變量、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中。然而，由于其工作原理，斜盤式軸向柱塞泵在吸、排油時(shí)不可避免的將會(huì)產(chǎn)生流量脈動(dòng)。斜盤式軸向柱塞泵吸油、排油是通過(guò)柱塞在缸體中做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)引起密封容積變化實(shí)現(xiàn)的。柱塞泵輸出的流量為各個(gè)在排油區(qū)柱塞的排油量和，因此柱塞泵輸出流量隨著柱塞相對(duì)斜盤的位置變化而變化，即柱塞泵輸出的流量本身是脈動(dòng)的。此外，由于斜盤式軸向柱塞泵吸油壓力和排油壓力存在很大的壓差，當(dāng)處在吸油區(qū)的柱塞向排油區(qū)過(guò)渡時(shí)，部分排油區(qū)的高壓油液將流入壓力較低的柱塞中，即所謂的流量倒灌現(xiàn)象。因柱塞泵吸、排油而引起的流量脈動(dòng)將會(huì)使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，流量/壓力脈動(dòng)將引起系統(tǒng)和液壓管路的振動(dòng)，使得液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。同時(shí)，流量/壓力脈動(dòng)將降低液壓系統(tǒng)的性能，加速元件的老化和失效。因此降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)有利于提升泵源輸出油液壓力性能以及提升液壓系統(tǒng)的品質(zhì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

針對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力和流量脈動(dòng)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多種解決方法，但歸納起來(lái)，流體脈動(dòng)衰減主要可分為被動(dòng)控制和主動(dòng)控制兩種。

目前，液壓管路流體脈動(dòng)被動(dòng)控制的衰減器的形式主要可以分為三類:第一種是利用能量吸收原理的阻性脈動(dòng)衰減器；第二種是利用壓力或流量脈動(dòng)波相互抵消或利用諧振吸收能量，從而衰減流體脈動(dòng)的抗性脈動(dòng)衰減器；第三種是利用阻性、抗性各自特點(diǎn)，將它們組合成的阻抗復(fù)合型脈動(dòng)衰減器。但被動(dòng)控制只適用于削減某一特定頻帶內(nèi)的流體脈動(dòng)，而且由于實(shí)際的液壓系統(tǒng)的許多不確定因素，使這種控制容易受到外界干擾的影響。此外，阻、抗性脈動(dòng)衰減器結(jié)構(gòu)參數(shù)固定，不具備自適應(yīng)濾波的能力，難以滿足實(shí)際要求。

流體脈動(dòng)主動(dòng)控制是通過(guò)增加一些裝置來(lái)產(chǎn)生與源壓力脈動(dòng)頻率、幅值都相等，但是相位不同的壓力波，通過(guò)此壓力波與源壓力波疊加而消減系統(tǒng)中的壓力與流量脈動(dòng)。主動(dòng)控制主要可以分為三類:(1)在管道中直接加裝一個(gè)伺服作動(dòng)器，通過(guò)伺服作動(dòng)器產(chǎn)生壓力脈動(dòng)波抵消原液壓系統(tǒng)中的壓力脈動(dòng)；(2)在管道外壁安裝壓電陶瓷之類的智能材料作動(dòng)器，通過(guò)作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)使管壁發(fā)生彈性變形，從而在管道內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)波；(3)基于旁路溢流原理，從主管路中引出一條分支管路，然后在分支管路上安裝由智能材料驅(qū)動(dòng)的伺服閥，節(jié)流閥或者消振閥。通過(guò)控制閥的運(yùn)動(dòng)，從而消減主管路的流量脈動(dòng)。但是這些主動(dòng)控制方法也有一些缺點(diǎn):(1)當(dāng)加裝伺服作動(dòng)器時(shí)，由于要產(chǎn)生幅值大小相等、相位相差的次級(jí)脈動(dòng)波，這就使得作動(dòng)器體積較大；又由于在高壓液壓系統(tǒng)中，作動(dòng)器要承受很大的負(fù)載，使得其驅(qū)動(dòng)電壓或磁場(chǎng)強(qiáng)度非常大，會(huì)引起作動(dòng)器過(guò)熱等一系列問(wèn)題；(2)因?yàn)楣苈分械母邏毫黧w會(huì)使管道剛度變大，因此若要管道發(fā)生變形，則要很大的執(zhí)行力，因此利用液壓系統(tǒng)管壁的變形來(lái)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)波的流體脈動(dòng)主動(dòng)控制不適用于高壓系統(tǒng)，一般應(yīng)用于低壓的液壓管路系統(tǒng)；(3)雖然主動(dòng)控制消除脈動(dòng)的效果比被動(dòng)控制的較好，但相應(yīng)的主動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本昂貴，因此還沒(méi)廣泛的應(yīng)用于實(shí)際中；(4)現(xiàn)在的液壓系統(tǒng)(比如飛機(jī)的液壓系統(tǒng))柱塞泵轉(zhuǎn)速越來(lái)越快，因此產(chǎn)生的流量脈動(dòng)頻率也越來(lái)越高，這就成為制約基于旁路溢流原理的流體脈動(dòng)主動(dòng)控制發(fā)展的瓶頸。

中國(guó)專利cn101476571b公開(kāi)了一種參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整皮囊式液壓蓄能器，涉及一種基于dsp控制的可變參數(shù)皮囊式液壓蓄能元件，可以在線改變充氣壓力、容積、工作油液阻尼和進(jìn)口阻尼。該發(fā)明應(yīng)用了磁流變阻尼器的工作原理改變蓄能器中的阻尼系數(shù)，從而達(dá)到吸收管路的壓力脈動(dòng)的目的，但是動(dòng)態(tài)相應(yīng)較差，難以滿足高頻減振的需求。

中國(guó)專利cn205478676u公開(kāi)了一種入流式流體脈動(dòng)主動(dòng)控制支路，設(shè)置在被控基本液壓系統(tǒng)中的管道消振點(diǎn)處用以提供脈動(dòng)消除或減小。利用額外的補(bǔ)油泵通過(guò)高頻響的節(jié)流閥為系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)油，當(dāng)壓力脈動(dòng)波的波谷來(lái)臨時(shí)，通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥開(kāi)口大小，入流一定的流量來(lái)降低系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)這種入流式控制方法雖然能夠在一定程度在消除壓力脈動(dòng)波的谷值，但是無(wú)法消除壓力脈動(dòng)波的峰值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種降低脈動(dòng)效果好、適用范圍廣的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置，該控制裝置安裝在主油路的旁路，所述控制裝置包括與主油路連通的壓力脈動(dòng)控制閥、分別與所述壓力脈動(dòng)控制閥另外兩個(gè)個(gè)出口連通的輔油泵和油箱、用于測(cè)量主油路內(nèi)油壓的壓力傳感器以及與壓力傳感器連接用于控制壓力脈動(dòng)控制閥開(kāi)閉的控制器。

所述的壓力脈動(dòng)控制閥為電磁式二位三通方向閥，當(dāng)壓力傳感器測(cè)得的主油路油壓大于期望壓力，所述控制器控制壓力脈動(dòng)控制閥與輔油泵連通的出口關(guān)閉，壓力脈動(dòng)控制閥與油箱連通的出口打開(kāi)，此時(shí)，主油路的油液由壓力脈動(dòng)控制閥流入油箱，以降低主油路的油壓；當(dāng)壓力傳感器測(cè)得的主油路油壓小于期望壓力，所述控制器控制壓力脈動(dòng)控制閥與輔油泵連通的出口打開(kāi)，壓力脈動(dòng)控制閥與油箱連通的出口關(guān)閉，此時(shí)，輔油泵輸出的高壓油經(jīng)壓力脈動(dòng)控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，以增加主油路的油壓。

所述輔油泵的輸出油壓大于主油路的油壓。

所述壓力脈動(dòng)控制閥的材質(zhì)為壓電陶瓷材料。

所述壓力脈動(dòng)控制閥的開(kāi)閉響應(yīng)頻率至少為500hz。由于軸向柱塞泵具有很高的壓力脈動(dòng)頻率，因此需要選擇較高頻率的壓力脈動(dòng)控制閥，使用壓電陶瓷材料設(shè)計(jì)壓力脈動(dòng)控制閥，可以更靈敏的調(diào)節(jié)主油路的壓力。

所述壓力傳感器的檢測(cè)響應(yīng)頻率至少為1000hz。由于柱塞泵具有很高的壓力脈動(dòng)頻率，壓力傳感器必須具有較高的頻率以能夠?qū)崟r(shí)跟蹤泵源輸出壓力。

相比于采用蓄能器的被動(dòng)控制方式，本發(fā)明提供的一種降低斜盤式軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的主動(dòng)控制系統(tǒng)，在元件器方面選擇了具有較高頻率的壓力傳感器和壓力脈動(dòng)控制閥，具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，因此可適用于流量脈動(dòng)頻率較高的管路系統(tǒng)，而且控制系統(tǒng)不需要考慮管路通徑的大小。相比于采用主動(dòng)控制方式，本發(fā)明所提供的一種降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置是通過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥增加或者降低主油路的壓力來(lái)縮小系統(tǒng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力的差值，不僅能夠消除壓力脈動(dòng)波的谷值，也能消除壓力脈動(dòng)波的峰值。而且這個(gè)壓力差值一般比較小，因此本發(fā)明涉及的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置既適用于低壓小流量的管路系統(tǒng)，也適用于高壓大流量的管路系統(tǒng)，而且設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)本發(fā)明涉及的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置，能夠通過(guò)控制器控制壓力脈動(dòng)控制閥的工作位置來(lái)進(jìn)行補(bǔ)油或者溢流，不僅能夠消除壓力脈動(dòng)波的谷值，同時(shí)也能消除壓力脈動(dòng)波的峰值；

(2)本發(fā)明涉及的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置，在元件器方面選擇了具有較高頻率的壓力傳感器和壓力脈動(dòng)控制閥，具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，因此可適用于流量脈動(dòng)頻率較高的管路系統(tǒng)；

(3)本發(fā)明涉及的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置，是通過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥增加或者降低主油路的壓力來(lái)縮小系統(tǒng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力的差值，而壓力差值一般比較小，因此本發(fā)明涉及的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置既適用于低壓小流量的管路系統(tǒng)，也適用于高壓大流量的管路系統(tǒng)；

(4)本發(fā)明涉及的降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置，不需要設(shè)計(jì)特定的元件或者裝置，設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的連接示意圖；

圖2為本發(fā)明壓力脈動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為控制裝置的控制流程圖。

其中，1為主油路，2為壓力傳感器，3為控制器，4為壓力脈動(dòng)控制閥，5為輔油泵，6為油箱，a為工作油口，p為進(jìn)油口，t為出油口，c為電控接口。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種降低軸向柱塞泵壓力脈動(dòng)的控制裝置，如圖1所示，該控制裝置安裝在主油路1的旁路，控制裝置包括與主油路1連通的壓力脈動(dòng)控制閥4、分別與壓力脈動(dòng)控制閥4另外兩個(gè)個(gè)出口連通的輔油泵5和油箱6、用于測(cè)量主油路1內(nèi)油壓的壓力傳感器2以及與壓力傳感器2連接用于控制壓力脈動(dòng)控制閥4開(kāi)閉的控制器3。

輔油泵5為恒壓變量泵，其壓力設(shè)定值大于或等于主油路1的最大油壓，以保證輔油泵5的油液可以通過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥4進(jìn)入主油路1。輔油泵5輸出的油液用于提升主油泵的波谷壓力(壓力傳感器2檢測(cè)到的泵源實(shí)際壓力小于泵源期望壓力)。由于柱塞泵最大脈動(dòng)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其額定流量，因此輔油泵5的額定流量要低于主油泵的額定流量，因此可選取小排量的恒壓變量泵為輔油泵5。

壓力傳感器2用于檢測(cè)主油路1的油壓，并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送給控制器3。由于柱塞泵具有很高的壓力脈動(dòng)頻率，壓力傳感器2必須具有較高的頻率以能夠?qū)崟r(shí)跟蹤主油路1輸出壓力。

如圖2所示為壓力脈動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)圖，壓力脈動(dòng)控制閥4為二位三通方向閥，它包括一個(gè)工作油口a、一進(jìn)油口p、一回油口t以及一個(gè)電控接口c。其中，工作油口a與主油路1連通，進(jìn)油口p與輔油泵5連通，回油口t與油箱6相連，電控接口c與控制器3電聯(lián)，控制器3通過(guò)電控接口c向壓力脈動(dòng)控制閥4傳遞指令。壓力脈動(dòng)控制閥4的工作油口a與進(jìn)油口p相連時(shí)，輔油泵5內(nèi)的高壓油經(jīng)過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥4流入主油路1，主油路1油壓上升；壓力脈動(dòng)控制閥4的工作油口a與回油口t相連時(shí)，主油路1內(nèi)的油液經(jīng)過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥4流入油箱6，系統(tǒng)壓力降低。由于軸向柱塞泵具有很高的壓力脈動(dòng)頻率，因此需要選擇較高頻率的壓力脈動(dòng)控制閥4，使用壓電陶瓷材料設(shè)計(jì)壓力脈動(dòng)控制閥4。由于輔油泵5額定流量較少，因此所需的壓力脈動(dòng)控制閥4額定流量較低。因此壓力脈動(dòng)控制閥4的選擇或設(shè)計(jì)原則為高頻響小流量。

控制器3接收壓力傳感器2檢測(cè)到的系統(tǒng)壓力，并和系統(tǒng)期望壓力比較，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)運(yùn)算給定壓力脈動(dòng)控制閥4電壓信號(hào)，從而控制壓力脈動(dòng)控制閥4的工作位置和閥芯開(kāi)度，是壓力脈動(dòng)控制裝置的核心。

壓力脈動(dòng)控制裝置的控制流程如圖3所示，先是由壓力傳感器2檢測(cè)主油路1的壓力，然后傳送至控制器3，控制器3將壓力傳感器2檢測(cè)到的系統(tǒng)實(shí)際壓力與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行對(duì)比；當(dāng)壓力傳感器2檢測(cè)到的壓力大于系統(tǒng)的期望壓力時(shí)，控制器3給定壓力脈動(dòng)控制閥4電信號(hào)使其工作油口a和回油口t連通，主油路1油液經(jīng)過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥4流入油箱6，系統(tǒng)壓力降低。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的壓力低于系統(tǒng)的期望壓力時(shí)，此時(shí)控制器3給定壓力脈動(dòng)控制閥4電信號(hào)使其其工作油口a和進(jìn)油口p，輔油泵5內(nèi)的高壓油經(jīng)過(guò)壓力脈動(dòng)控制閥4流入主油路1，系統(tǒng)壓力上升；壓力傳感器2實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的系統(tǒng)實(shí)時(shí)壓力傳輸至控制器3中，由控制器3將所接收到的系統(tǒng)實(shí)時(shí)壓力與系統(tǒng)設(shè)定壓力進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)時(shí)控制壓力脈動(dòng)控制閥4的工作位和開(kāi)度，進(jìn)而降低主油路1的壓力脈動(dòng)。