CN104454686A - 基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，包括轴向柱塞泵和衰减器。轴向柱塞泵包括进油口、出油口，以及连接至进油口和出油口之间的偶数个液压腔和与每个液压腔相配合的柱塞，用于通过柱塞和液压腔的相对位置变化来产生动能输出。衰减器并联在轴向柱塞泵的进油口和出油口之间，用于至少部分地消除轴向柱塞泵在吸油和排油时产生的液体脉动。采用本发明的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，可以通过衰减器对轴向柱塞泵吸油和排油时产生的脉动进行缓冲，从而使得整个液压系统的工作更加稳定可靠。

Description

基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统，特别是一种基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统。

背景技术

液压系统以其功率密度大及抗负载刚性大等优点，在航空、航天、船舶等许多重要工业部门已得到了非常广泛的应用。随着液压系统向高速、高压、大功率方向发展，液压能源管路系统的振动与噪声问题日趋严重，已经成为制约液压系统向高压、低噪声方向发展的瓶颈。

目前，液压系统大多采用轴向柱塞泵来提供液压能源，因为轴向柱塞泵具有输出压力高、工作效率高和可靠性高等优点。然而，轴向柱塞泵由于其自身的结构和工作原理必然会产生流体脉动。由于泵内部和管路系统中不可避免的存在液阻，流体脉动又会引起压力脉动。压力脉动对液压能源管路系统的危害，通常以流固耦合振动的形式表现出来，即压力脉动产生管道振动，管道振动反过来又影响压力脉动。这种由于流固耦合产生的管道振动，易于使管道系统产生疲劳破坏和辐射噪声。因此，液压流体脉动是液压能源管路系统结构振动和辐射噪声的根本成因。

液压流体脉动引起的管路振动与噪声问题对于各种应用场合中的液压能源管路系统的性能和可靠性都带来了不利的影响，主要表现如下：

(1)液压流体脉动对飞机液压系统所造成的破坏性后果的严重程度尤为突出。由于飞机对重量要求非常高，液压管壁较薄，同时泵源转速高，振动频率高，而飞机结构相对轻薄，管夹支撑刚度较低，共振强烈。根据相关统计，至今所报道的飞机液压系统的失效中大约一半是源自流体脉动引起的液压管路破坏。上世纪80年代初，我国歼-8I战斗机试飞时由于流体脉动引起液压出口导管断裂，起飞后整架飞机被烧毁；90年代中期，我国某型战斗机在空中飞行时，由于流体脉动引起管路谐振使管路支撑和油滤前导管断裂，造成液压系统失效；Su-27战斗机也发生过液压能源系统管路支撑失效、管路破裂的事故。

(2)对于船舶液压系统来说，流体脉动产生的振动与噪声不仅影响系统工作性能，而且对于某些军用舰艇来说，流体脉动产生的噪声对其声隐身性具有较大的负面影响，直接影响到声纳的作用距离和隐身效果，关系到军用舰船或潜艇的生命力和战斗力。

(3)对于高精度、高频响的电液伺服系统来说，液压管路内的流体脉动对电液伺服系统的精确控制性能有很大影响，如低速特性和平滑性等。

由于轴向柱塞泵的固有结构和工作原理，其吸油过程同样存在着不连续性，这种不连续性就造成了液压能源管路系统的吸油管内也存在着流体脉动，它所引起管路振动与辐射噪声问题同样不可忽略。因此，对液压系统吸排油管路中的流体脉动进行同时抑制，具有非常重要的现实意义。然而，目前存在的流体脉动衰减器都是孤立地针对一条液压管路(排油管或吸油管)进行流体脉动的被动控制。如果想要同时抑制吸油管和排油管中的流体脉动，需要在吸排油管路上分别安装流体脉动衰减器，这无疑增加了系统的复杂性。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于提供一种基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，可以消除轴向柱塞泵吸油和排油时的流体脉动。

根据本发明的一个方面，一种基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，包括轴向柱塞泵和衰减器；

其中：

所述轴向柱塞泵包括进油口、出油口，以及连接至所述进油口和出油口之间的偶数个液压腔和与每个所述液压腔相配合的柱塞，用于通过所述柱塞和所述液压腔的相对位置变化来产生动能输出；

所述衰减器并联在所述轴向柱塞泵的进油口和出油口之间，用于至少部分地消除所述轴向柱塞泵在吸油和排油时产生的液体脉动。

采用本发明的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，可以通过衰减器对轴向柱塞泵吸油和排油时产生的脉动进行缓冲，从而使得整个液压系统的工作更加稳定可靠。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为本发明的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统的一种实施方式的结构图；

图2为本发明的轴向柱塞泵的一种实施方式的结构图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明的衰减器的一种实施方式的结构图；

图5为轴向柱塞泵的吸油流量脉动-时间曲线图；

图6为轴向柱塞泵的排油流量脉动-时间曲线图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参见图1所示，为本发明的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统的一种实施方式的结构图。

在本实施方式中，基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统包括轴向柱塞泵20和衰减器10。

其中，如图2和图3所示，轴向柱塞泵20包括进油口28、出油口29，以及连接至进油口28和出油口29之间的偶数个液压腔(例如，如图3所示的八个液压腔1-8)和与每个液压腔相配合的柱塞22。轴向柱塞泵20用于通过柱塞22和液压腔1-8的相对位置变化来产生动能输出。

衰减器10并联在轴向柱塞泵20的进油口28和出油口29之间，用于至少部分地消除轴向柱塞泵20在吸油和排油时产生的液体脉动。

本实施方式中的轴向柱塞泵20可以采用现有技术中通用的轴向柱塞泵。例如，轴向柱塞泵20除以上描述的各部件之外，还包括缸体21、配流盘23、壳体24、滑靴25、斜盘26和驱动轴27。

由于轴向柱塞泵20包含偶数个液压腔，该轴向柱塞泵20在工作过程中，当吸油流量达到波峰时，排油流量恰好达到波谷；反之，当吸油流量达到波谷时，排油流量恰好达到波峰(参见图5的轴向柱塞泵的吸油流量脉动-时间曲线图和图6的轴向柱塞泵的排油流量脉动-时间曲线图)。

在轴向柱塞泵20工作时，液体进入和排出轴向柱塞泵20的同时也进入与之并联的衰减器10中，进而可以分流一部分液体，从而减小整个基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统中的流体脉动。

作为一种实施方式，参见图4所示，衰减器10可以包括衰减器腔体11、隔离板12、质量块13、第一弹性体14和第二弹性体15。

其中，衰减器腔体11具有与轴向柱塞泵20的进油口28并联的第一进液口16以及与轴向柱塞泵20的出油口29并联的第二进液口17。

隔离板12与进液口16和第二进液口17的连接线垂直设置，用于将衰减器腔体11分隔成互不连通的第一腔体和第二腔体。

质量块13与衰减器腔体11同轴设置。第一弹性体15和第二弹性体14分别连接在质量块13的上、下两端，用于在由第一进液口16或第二进液口17进入衰减器腔体11的液体带动质量块13运动时提供阻尼。这样一来，由于质量块13对进入衰减器腔体11内的次级流量起到了阻尼缓冲作用，从而可以减小整个基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统中的流体脉动。

在一种实施方式中，第一腔体与第二腔体的体积相等。第一弹性体15和第二弹性体14可以包括弹簧或者其他任意可以提供弹力的装置。

本实施方式的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统还可以包括液压源Qcp、吸油管30和排油管40。

吸油管30连接在液压源Qcp和轴向柱塞泵20的进油口之间，用于在轴向柱塞泵20吸油时，使得液压源中的油经由吸油管30输送至轴向柱塞泵的各液压腔1-8中。

排油管40连接在液压源Qcp和轴向柱塞泵20的出油口之间，用于在轴向柱塞泵20排油时，使得轴向柱塞泵20的各液压腔1-8中的油经由排油管回流至液压源Qcp中。

例如，在基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统工作时，在外接电机M的带动下，各活塞22在液压腔1-8中往复运动，使得液体从液压源中抽吸出来经吸油管30进入轴向柱塞泵的进油口28，然后再由出油口29经排油管40排出，从而带动负载Q_l的运转。通过负载Q_l之后的液体再回流至液压源Qcp中。

在一种实施方式中，图1中的箭头方向代表了基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统中液体的流向。

作为一种优选方案，基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统还可以包括溢流阀50。

溢流阀与液压源Qcp连接，用于在基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统管路中的液压超过预定值时，将基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统管路中多余的液体排出到油箱60中。这样一来，可以保证本基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统的安全性。

采用本发明的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，由于衰减器10可以部分的消除轴向柱塞泵20工作时所产生的流量脉动，使得整个基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统工作更加稳定可靠。

在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (6)

1.一种基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，其特征在于，包括轴向柱塞泵和衰减器；

其中：

所述轴向柱塞泵包括进油口、出油口，以及连接在所述进油口和出油口之间的偶数个液压腔和与每个所述液压腔相配合的柱塞，用于通过所述柱塞和所述液压腔的相对位置变化来产生动能输出；

所述衰减器并联在所述轴向柱塞泵的进油口和出油口之间，用于至少部分地消除所述轴向柱塞泵在吸油和排油时产生的液体脉动。

2.根据权利要求1所述的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，其特征在于，所述衰减器包括衰减器腔体、隔离板、质量块、第一弹性体、第二弹性体；

其中，

所述衰减器腔体具有与所述轴向柱塞泵的进油口并联的第一进液口以及与所述轴向柱塞泵的出油口并联的第二进液口；

所述隔离板与所述第一进液口和第二进液口的连接线垂直设置，用于将所述衰减器腔体分隔成互不连通的第一腔体和第二腔体；

所述质量块与所述衰减器腔体同轴设置；

所述第一弹性体和所述第二弹性体分别连接在所述质量块的上、下两端，用于在由所述第一进液口或第二进液口进入所述衰减器腔体的液体带动所述质量块运动时提供阻尼。

3.根据权利要求2所述的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，其特征在于：

所述第一腔体与所述第二腔体的体积相等。

4.根据权利要求2或3所述的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，其特征在于，所述第一弹性体和所述第二弹性体包括弹簧。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，其特征在于，还包括液压源、吸油管和排油管；

所述吸油管连接在所述液压源和所述轴向柱塞泵的进油口之间，用于在所述轴向柱塞泵吸油时，使得液压源中的油经由所述吸油管输送至所述轴向柱塞泵的各液压腔中；

所述排油管连接在所述液压源和所述轴向柱塞泵的出油口之间，用于在所述轴向柱塞泵排油时，使得所述轴向柱塞泵的各液压腔中的油经由所述排油管回流至所述液压源中。

6.根据权利要去5所述的基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统，其特征在于：

还包括溢流阀；

所述溢流阀与所述液压源连接，用于在所述基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统管路中的液压超过预定值时，排出所述基于偶数柱塞泵的低脉动泵源系统管路中多余的液体。