DigitizationofDoubleActingVariableVanePump李超LIChao曰雷秀LEIXiu（内蒙古工业大学，呼和浩特010000）（InnerMongoliaUniversityofTechnology，Hohhot010000，China）
Abstract:Thisarticleintroducedadigitaldoubleactingvariablevanepumpwhichappliessteppermotoraselectromechanicalconversiondeviceandsinglechipascontroller.Onthebasisoftheanalysisonitsstructureandoperationalprinciple,weestablishedamathematicalmodelofvariablemechanismandanalyzedtherelationbetweenoutputflowandregulationparametersinthevariableprocess.Thisarticlecomestoaconclusionthatthedigitizationimprovementofdoubleactingvariablevanepumpisfeasible.关键词院双作用式变量叶片泵；数字式；工作原理；数学模型；调节参数Keywords:doubleactingvariablevanepump；digital；operatingprinciples；mathematicalmodel；regulationparameters中图分类号院TH31文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）01-0064-030引言随着我国工业现代化建设的快速发展，能源短缺日益严重，合理的利用能源变得更加重要。在流体传动及控制技术领域，节能技术同样必不可少。开展流体传动节能技术的研究不仅可从现有液压设备的节能技术改造中获得巨大经济效益，而且也是我国在先进制造业上赶超国际先进水平的需要[1]。在工业生产中变量泵是实现液压系统高效、节能的基础，因此研发性能优良的变量泵是流体传动节能技术研究的重要课题之一。
目前液压系统中的液压泵主要有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵、螺杆泵等，其中的叶片泵是广泛被使用的一种液压泵。叶片泵按其结构来分有单作用式叶片泵和双作用式叶片泵。单作用式叶片泵主要用作变量泵，由于单作用叶片泵转子、主轴和轴承所承受的径向力较大，影响了泵的使用寿命和压力的提高。而双作用叶片泵的突出优点在于径向作用力平衡，但是由于结构上很难实现排量的变化，使用上也受到了限制[2]。因此，若能开发出可实现变量的双作用叶片泵，就可以将这两种泵的优点结合起来，既能克服径向不平衡力的缺点，又能实现排量的变化。针对这一技术问题，国内外很多学者都在进行研究探讨，研究的核心就是双作用叶片泵如何实现变量。目前比较成熟的变量方法是通过驱动泵的定子圈偏转，改变泵的定子和配油盘的位置关系，来实现排量的变化。
本文所要介绍的数字式双作用变量叶片泵是在这种变量方法的基础上，提出了以步进电机作为机电转换装置，以单片机作为控制器的数字式双作用变量泵。这样不但解决了双作用叶片泵的变量问题，同时实现了泵的数字化调节与控制，对于合理利用能源，提高液压传动工作效率具有重要的意义。
1双作用变量叶片泵的工作原理
图1（a）、（b）分别是泵全排量时定子圈的位置和零排量时定子圈的位置示意图。通过转动定子圈，使其与配油盘之间的相对位置关系发生改变，也就是在需要泵输出流量时，调节定子使其过度曲线对应于配油盘吸、压油窗。而在不需要输出流量时，使定子的长半径和短半径圆弧段与配油盘的吸、压油窗相对应。因为这时工作容积不变，所以不吸、压油，即为零排量输出[4]。
但是，在定子圈偏转的时候，势必会产生比较大困油现象，影响泵的正常工作。为了解决这一问题，我们将定子圈做成两片叠加起来使用，同时把叶片等分成两个，并排地插在转子叶片槽中。当一个定子环长半径圆弧与吸油窗相对时，使另一个定子长半径圆弧与压油窗相对。因此当每个工作空间在经过定子过度曲线段时，正好在一个定子圈内是由大到小变化，而在另一个定子圈内是由小到大的变化。这样，由大到小的压缩容积就被另一个由小到大的容积所吸收，总容积并没有变化。这时，泵将零排量输出。
如图2所示。
由此图可以看出，泵流量qtp的变化只取决于单片机发出的脉冲数Ni。因此，我们可以编写相应的单片机程序，来控制发送脉冲的个数，从而使泵的排量发生改变。
4结论本文针对双作用叶片泵实现变量的理论做了简单了陈述，在此基础上针对双作用叶片泵实现变量又做了数字化的改进。通过对泵变量机构数学模型的分析，得到了泵静态调节流量公式，绘制出qtp-Ni特性图，并对变量机构进行了参数化析。由此得出，通过控制信号输出量的变化就可以使泵排量发生相应的改变。因此基于单片机控制，步进电机驱动的数字式双作用变量泵是成立的。但是必须要进行参数优化以及动态实验研究，使其得到进一步的改善。
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