匹配不同面积比单出杆液压缸的轴向柱塞泵非死点过渡区配流理论与方法

Asymmetric axial piston pump is a kind of axial piston pump with three kidney ports, which can directly matches with a single rod hydraulic cylinder. However, the problem of severe pressure impact and large leakage in the non dead center region has not been effectively solved, which affects the promotion of the asymmetric axial piston pump. To solve this problem, this project proposes to use a damping hole passage connecting with the non dead center region and the upper center, so as to restrain the pressure impact and flow pulsation of asymmetric axial piston pump and improve the volumetric efficiency. This project studies the matching rule between the kidney ports angle and the single rod cylinder with different area ratio, determines the position of non-dead point transition zone, and reveals the flow distribution mechanism of axial piston pump matching with the single rod cylinder. Then, the influence law of the damping hole geometric parameters and working parameters on asymmetric axial piston pump performance and the influence law of leakage and oil compression on pump volumetric efficiency are studied to reveal the mechanism of conversion of pressure flow in non dead center region and evaluate the energy efficiency characteristics of this method. The research of this project provides a scientific basis for restraining the pressure impact of axial piston pump, improving the volumetric efficiency, perfecting the theory of pump control single rod hydraulic cylinder system, and promoting the development of hydraulic system towards a more efficient and energy-saving direction.

非对称轴向柱塞泵具有三个配流窗口，可以直接匹配单出杆液压缸。然而，其非死点过渡区压力冲击剧烈、泄漏量大的问题一直没有得到有效解决，影响非对称轴向柱塞泵的使用和推广。本项目针对这一问题，提出在非死点过渡区开设阻尼孔，并用油道将其与上死点过渡区连通，抑制非对称轴向柱塞泵的压力冲击和流量脉动,提高容积效率。本项目通过研究非对称轴向柱塞泵的配流窗口包角与不同面积比单出杆液压缸的匹配规律，确定非死点过渡区位置，揭示非对称轴向柱塞泵补偿单出杆液压缸流量差的配流机理。进而，研究阻尼孔油道的几何参数、工作参数等对非对称轴向柱塞泵性能的影响规律，以及泄漏和油液压缩对泵容积效率的影响规律，揭示非死点过渡区压力流量平稳转换机理，同时评价该方法的能效特性。本项目的研究为抑制非对称轴向柱塞泵压力冲击、流量脉动和提高液压泵容积效率提供新的解决思路，完善泵控单出杆液压缸系统理论，推动液压系统向更加高效、节能的方向发展。

非对称轴向柱塞泵是实现泵控容积直驱系统最直接有效的方法，本项目主要研究非对称轴向柱塞泵的配流机理以及非对称轴向柱塞泵在非死点过渡区压力流量平稳转换机理展开研究。非对称轴向柱塞泵拥有三个配流窗口，分别连接单出杆液压缸的无杆腔、有杆腔和油箱（蓄能器），窗口包角可以根据单出杆液压缸两腔面积比设定，使其能够与单出杆液压缸两腔流量相匹配。由于非对称轴向柱塞泵多了一个窗口，配流盘的过渡区随之也增加一个，而新增加的过渡区处在配流盘1/4处附近，这个位置的柱塞转过很小的角度，就会产生大的容积变化，带来压力冲击和流量脉动。因此，本项目对非死点过渡区结构进行设计，在配流盘非死点过渡区开设阻尼孔油道连接上死点和非死点，将非死点过渡区的高压油液与上死点过渡区的低压油液进行平衡。研究结果表明，根据单出杆液压缸两腔面积比，设计非对称轴向柱塞泵，能够缓解液压缸两腔面积差引起的流量不平衡问题。并且，在非对称轴向柱塞泵非死点过渡区增加阻尼孔油道后，非死点过渡区的压力冲击明显减小，且随着转速的升高，阻尼孔油道的减振降噪效果更明显，且增加阻尼孔油道后，非对称轴向柱塞泵的容积效率也有小幅提高。本项目的研究对提高非对称轴向柱塞泵的稳定性、可控性与容积效率有重要意义，为轴向柱塞泵直接控制单出杆液压缸系统的实现奠定了基础，推动液压系统向更加高效、节能的方向发展。同时，本项目的研究成果也适用于普通轴向柱塞泵。