CN114320810B - 一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，方法包括：获取轴向柱塞泵的初始转子相位角和初始斜盘倾角；将初始转子相位角作为当前转子相位角；将初始斜盘倾角作为当前斜盘倾角；根据当前转子相位角和当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量；在当前流量与流量阈值的差值的绝对值大于差值阈值时，根据当前转子相位角和当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度；斜盘的转动速度用于控制斜盘倾角的改变率；斜盘倾角用于控制轴向柱塞泵的流量。本发明通过调节斜盘倾角进而降低流量脉动，从而减小对轴向柱塞泵的损伤。

Description

一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法

技术领域

本发明涉及电液控制技术领域，特别是涉及一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法。

背景技术

轴向柱塞泵是采用配油盘配油，缸体旋转，靠变量头变量的斜盘式轴向柱塞泵。该泵具有结构简单、体积小、噪音低、效率高、寿命长和有自吸能力等优点，被广泛应用于机床锻压、冶金、工程、矿山、船舶等机械及其他液压传动系统中。但是现有的轴向柱塞泵在使用时流量脉动较大，流量脉动引起的振动会引发系统振动，增大环境噪声，降低系统工作可靠性。为了提高系统工作可靠性，提高设备的人机友好环境，有必要从源头降低柱塞泵的流量脉动。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，通过调节斜盘倾角进而降低流量脉动，从而减小对轴向柱塞泵的损伤。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，包括：

获取轴向柱塞泵的初始转子相位角和初始斜盘倾角；

将所述初始转子相位角作为当前转子相位角；将所述初始斜盘倾角作为当前斜盘倾角；

根据所述当前转子相位角和所述当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量；

在所述当前流量与流量阈值的差值的绝对值大于差值阈值时，根据所述当前转子相位角和所述当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度；所述斜盘的转动速度用于控制斜盘倾角的改变率；所述斜盘倾角用于控制轴向柱塞泵的流量。

可选的，在所述确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度之后，还包括：

将轴向柱塞泵中斜盘的转动速度调整至所述目标转动速度；并将下一时刻柱塞泵的转子相位角作为当前转子相位角，将下一时刻柱塞泵的斜盘倾角作为当前斜盘倾角，并返回步骤“根据所述当前转子相位角和所述当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量”。

可选的，所述轴向柱塞泵的当前流量的确定公式为：

其中，Q_总为轴向柱塞泵的当前流量，A为柱塞腔面积，R为柱塞旋转半径，为当前转子相位角，取值范围为θ为当前斜盘倾角，t为时间。

可选的，所述斜盘的转动速度的确定公式为：

其中，Δv为斜盘的目标转动速度，J为第一放大系数，H为常数；G为第二放大系数。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，包括：获取轴向柱塞泵的初始转子相位角和初始斜盘倾角；将初始转子相位角作为当前转子相位角；将初始斜盘倾角作为当前斜盘倾角；根据当前转子相位角和当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量；在当前流量与流量阈值的差值的绝对值大于差值阈值时，根据当前转子相位角和当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度；斜盘的转动速度用于控制斜盘倾角的改变率；斜盘倾角用于控制轴向柱塞泵的流量。本发明通过调节斜盘倾角进而降低流量脉动，从而减小对轴向柱塞泵的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法流程图；

图2为本发明实施例中斜盘倾角曲线图；

图3为本发明实施例中流量曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，通过调节斜盘倾角进而降低流量脉动，从而减小对轴向柱塞泵的损伤。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法流程图，如图1所示，本发明提供了一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，包括：

步骤101：获取轴向柱塞泵的初始转子相位角和初始斜盘倾角；

步骤102：将初始转子相位角作为当前转子相位角；将初始斜盘倾角作为当前斜盘倾角；

步骤103：根据当前转子相位角和当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量；

步骤104：在当前流量与流量阈值的差值的绝对值大于差值阈值时，根据当前转子相位角和当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度；斜盘的转动速度用于控制斜盘倾角的改变率；斜盘倾角用于控制轴向柱塞泵的流量。

在步骤104之后，还包括：

将轴向柱塞泵中斜盘的转动速度调整至目标转动速度；并将下一时刻柱塞泵的转子相位角作为当前转子相位角，将下一时刻柱塞泵的斜盘倾角作为当前斜盘倾角，并返回步骤103。

轴向柱塞泵的当前流量的确定公式为：

其中，Q_总为轴向柱塞泵的当前流量，A为柱塞腔面积，R为柱塞旋转半径，为当前转子相位角，取值范围为六柱塞的轴向柱塞泵流量脉动周期为θ为当前斜盘倾角，t为时间。

斜盘的转动速度的确定公式为：

其中，Δv为斜盘的目标转动速度，J为第一放大系数，H为常数；G为第二放大系数。

具体的，本发明中，在柱塞泵结构确定后，其流量脉动率与斜盘的倾角存在一个函数关系，在工作过程中，斜盘角度按照一定函数关系进行动态调整，可以实现降低流量脉动的目的，具体的，在六柱塞的柱塞泵上设置一个相位角检测装置，然后通过斜盘角度调整装置，改变斜盘转动的速度，使得斜盘倾角改变，进一步改变斜盘的流量，使得柱塞泵的流量趋于平稳，大幅提高了元件的性能和系统稳定性。当柱塞泵转子开始工作后，油液进入到柱塞腔，由于柱塞的运动为一正弦曲线，在转速不变的情况下，通过改变斜盘倾角来调整流量的稳定。加入斜盘角度调整装置前后斜盘倾角曲线图如图2所示；加入斜盘角度调整装置前后流量曲线图如图3所示；图2中，横坐标为时间，纵坐标为斜盘倾角；直线为加入斜盘角度调整装置前的斜盘倾角，曲线为加入斜盘角度调整装置后的斜盘倾角，图3中，横坐标为时间，纵坐标为流量；曲线为加入斜盘角度调整装置前的斜盘倾角，直线为加入斜盘角度调整装置后的斜盘倾角，由图2-3可知，加入斜盘角度调整装置前斜盘倾角不可调，流量脉冲大，加入控制器后斜盘倾角可调，流量脉冲趋于平稳。

柱塞位移曲线：

柱塞速度曲线：

单个柱塞流量曲线：

柱塞流量曲线：

其中，Q_总为轴向柱塞泵的当前流量，A为柱塞腔面积，R为柱塞旋转半径，为当前转子相位角，θ为当前斜盘倾角，t为时间。

现有的轴向柱塞泵，常用在高压工况下，而且在有流量脉动的情况下进一步影响有压力脉动，极易造成元件的损坏，最终影响系统的安全性。本发明利用斜盘倾角的改变来减小流量脉动。在本设计中，将流量理想化，不仅能减小元件流量的脉动幅度，有效减小元件的振动，而且还可以减小能量的消耗，增大元件的使用寿命。更是有效减小了流量脉动对元件和系统的影响。

综上，在本发明具有如下优点：

1.当柱塞泵开始运行，测量当前的相位，然后通过反馈控制斜盘达到流量稳定的目的。

2.在控制器在将信号放大后对斜盘速度进行控制，而不是直接对斜盘角度进行直接控制，对降低流量脉动更有效。

此外，本发明采用闭环控制，提高元件和系统的稳定性；将控制器和相位传感器集成在一起，实现模块化设计；降低斜盘倾角后，减轻电机的负载，且采用伺服电机与蓄能器进行能量回收的节能回路回收了自重力势能，节能减排。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种抑制轴向柱塞泵流量脉动的控制方法，其特征在于，所述方法，包括：

获取轴向柱塞泵的初始转子相位角和初始斜盘倾角；

将所述初始转子相位角作为当前转子相位角；将所述初始斜盘倾角作为当前斜盘倾角；

根据所述当前转子相位角和所述当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量；

在所述当前流量与流量阈值的差值的绝对值大于差值阈值时，根据所述当前转子相位角和所述当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度；所述斜盘的转动速度用于控制斜盘倾角的改变率；所述斜盘倾角用于控制轴向柱塞泵的流量；

在所述确定轴向柱塞泵中斜盘的目标转动速度之后，还包括：

将轴向柱塞泵中斜盘的转动速度调整至所述目标转动速度；并将下一时刻柱塞泵的转子相位角作为当前转子相位角，将下一时刻柱塞泵的斜盘倾角作为当前斜盘倾角，并返回步骤“根据所述当前转子相位角和所述当前斜盘倾角，确定轴向柱塞泵的当前流量”；

所述轴向柱塞泵的当前流量的确定公式为：

其中，Q_总为轴向柱塞泵的当前流量，A为柱塞腔面积，R为柱塞旋转半径，为当前转子相位角，取值范围为θ为当前斜盘倾角，t为时间；

所述斜盘的转动速度的确定公式为：

其中，Δv为斜盘的目标转动速度，J为第一放大系数，H为常数；G为第二放大系数。