浅析一种变量泵回收试验台的设计思想

杨志平

摘 要： 液压技术有功率比重大，运动惯性小，体积小，反应速度快，操纵便捷，使用寿命长，可实现大范围无级调速、过载保护，容易实现自动控制和远程控制等特点。在现代化传动与控制领域中，液压技术有着举足轻重的地位。由于，我国电力紧张问题日益突出，液压泵的制造和维修企业普遍需求：能用较小的电机功率完成较大功率泵的试验。因而，液压泵试验台采用何种液压系统更合理经济，是一个值得深入思考的问题。

关键词： 变量泵；液压技术；液压泵

世界性的能源危机已经引起了越来越多的国际争端和社会问题，节能已经成为了社会普遍关注的问题，节能技术在液压系统中的运用已经成为了其主要的发展方向，是液压领域所关注的重大课题之一。在液压系统的设计中，不但要满足液压传动系统的要求，而且要尽可能的达到节能、高效、安全、减少发热、减少冲击，保证工作精度，保证运行可靠的目的。

一、国内外液压泵试验台研究现状

在我国有关液压泵试验的标准中几乎全部是采用耗能的方式来试验。关于液压泵功率回收试验台，目前国内也在逐渐开展其研究与开发工作。不论采用电力回收功率方式，机械补偿功率回收方式，还是液压补偿功率回收方式，都可以大大减小试验台的装机功率和试验过程中的发热量，并且基本上都可以使功率回收率都在 60%以上。所以功率回收的设计思想将是未来的试验台的发展趋势，是不容置疑的。但是选用何种功率回收方式，能回收能量的多少，试验台操作性性能的好坏，测试效果及精度如何等等，都是值得深入探讨的问题。

二、液压泵试验系统发展趋势

综合国内外液压泵试验系统的研究发展情况，各国各企业在对液压泵的性能测试提出更加严格要求的同时，也在不断寻求一种更加高效、节能的液压泵试验台，目的是以牺牲较小的代价来完成各种不同类型液压泵的各项性能试验。这种节能降耗的措施符合我国当今企业转型发展的需要，同时也是国外其他国家液压元器件生产商降低生产成本，大大提升利润率的有效途径之一。随着技术发展与革新，功率回收试验台所存在的一些技术瓶颈将会被逐一克服，这种方式将会取代传统的耗能方式而出现在各国的液压泵测试标准中。

三、功率回收试验台的系统设计

功率回收型试验台是对试验过程中被试液压泵的一部分能量通过反馈进行回收再利用。为了选择合适的液压泵功率回收方案，首先从理论上对现有的功率回收方式进行了详细的分析，其次再结合现有条件确定本文所采用的功率回收方案。

目前，功率回收试验台设计的主要思想是：利用能量反馈元件，回收部分被试液压泵的输出功率，减小试验台驱动电机的功率，达到节能的目的。其中机械补偿功率回收系统使用双输出轴电机，试液压泵的动力输入轴与电动机的一端输出轴直接相连，加载马达的动力输出轴与该电机的另一轴端相连，被试液压泵的高压出油口与加载马达的进油口直接相连。当被试液压泵被电机带动以后，被试液压泵输出的液压油驱动加载马达旋转，当加载液马达转动以后，再通过机械传动与电机一起驱动被试液压泵。此时，被试液压泵驱动能源由两个元件提供，一个是电机给予，另一个则是加载马达反馈。这部分能量在电机、被试液压泵、加载马达、被试液压泵之间往复循环，达到功率回收的目的。由于被试液压泵与加载马达机械相连，且被试液压泵的出口与加载马达的入口直接相连，故在实际应用中，被试液压泵与加载马达存在匹配的问题。

串联液压补偿功率回收系统被试液压马达与加载液压泵同轴相连，加载液压泵的出油口通过单向阀组和换向阀与被试液压马达进油口相通。当启动补偿泵后，补偿泵输出的液压油流经单向阀组向被试液压马达供油，驱动被试液压马达转动，当被试液压马达转动以后，驱动加载液压泵转动，然后加载液压泵通过单向阀组获得来自补偿泵输出的液压油，而且流过加载液压泵的液压油又从其出口流出，并经单向阀和换向阀流入到被试液压马达中，并成为了被试液压马达唯一的供油源。此时补偿泵输出液压油压力为1p ，该压力同时为加载泵的入口压力；被试液压马达和加载液压泵之间处于互为负载的关系，只要保证加载液压泵的排量大于被试液压马达的排量，则它们之间会产生一个压力2p 。溢流阀在系统中起着安全阀的作用，当补偿泵出口油压过高，达到溢流阀预先设置的开启压力值时，溢流阀会自动开启，卸载系统压力，对系统元器件进行保护。

并联液压补偿功率回收系统被试液压马达与加载液压泵同轴相连。补偿泵的出油口与被试液压马达的进油口相通，而且加载液压泵的出油口也与被试液压马达的入口相通。当电机驱动补偿泵转动以后，补偿泵输出的液压油驱动被试液压马达转动，被试液压马达又带动加载液压泵转动，加载液压泵输出的液压油也流入到被试液压马达中，与补偿泵同时给被试液压马达供油。在该种功率回收方案中被试液压马达的排量要大于或者等于加载液压泵的排量。该功率回收试验系统同样可以用于液压泵试验台，被试马达则成为加载马达，而加载液压泵则成为被试液压泵。这种系统所使用的元件器比较少，但运用传统的节流加载方式，浪费了部分的功率，但操作性良好，适应范围广。

电功率回收系统，此种方式是将被试液压泵输出的高压油的液压能，最终转变为电能，回馈到电网中的一个过程。通过发电机对被试液压泵进行加载，在加载的过程中有一部分液压能会消耗在发电机电阻的发热上，但是对试验系统中的油温没有影响，这是前两种功率回收所不具备的优点。同时，发电机所发电的频率和幅值不稳定，在回馈电网之前还要保证其与电网同频幅同步，需要增加逆变装置和安全装置，对技术要求比较高，加大了试验设备的成本，实行起来有一定的难度。

四、总结：

通过上述的分析，本文决定采用并联液压补偿功率回收型式的液压泵试验系统，液压系统主要由：补偿泵，能量回收马达，被试液压泵及溢流阀、节流阀、单向阀组成。被试液压泵与能量回收马达同轴相连，被试泵的出口与能量回收马达的进口相连，补偿泵由电机驱动。为了实现泵性能测试时所要求的不同工况点，若要获得比较高的被试液压泵的测试转速，可以通过适当减小能量回收马达的排量或者适当增加补偿泵的排量来实现，但在每一次实验过程前选定马达排量以后，直到本次实验结束马达排量在实验过程中是不允许改变的，要维持测试转速则通过调整補偿泵的排量来实现；如果需要增加被试液压泵的出口压力，可以通过调小节流阀来实现。因而，该试验台主要是通过节流阀来进行加载，能量回收马达起到一部分的加载作用，其主要作用还是用来回收部分被试液压泵的输出功率及驱动被试液压泵，并通过改变自身排量来提高被试液压泵的测试转速。■

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