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2 0 1 5年 8月 第 4 3卷 第 1 6期 机床与液压 MACHI NE T 00L ＆ HYDRAUL I C S Au g ． 2 01 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 1 6 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 1 6 ． 0 4 1 一 种用于液压 电梯驱动系统的柱塞式液压泵 秦培亮 ，王洋 ，翁芸娴 ，窦云霞 1 ．苏 1 I 农业职业技术学院信息与机 电工程 系，江苏苏 I 1 2 1 5 0 0 8 ； 2 ．苏州大学机电学院，江苏苏州 2 1 5 0 2 1 摘要设计了一种用于液压电梯驱动系统的柱塞式液压泵，对其组成部分、工作原理进行了介绍， 并分析了其优点及 创新点。该柱塞泵输出压力稳定 ，能够在很大的范 围内连续进行数字化控制与调节 ，尤其适用于液压电梯等需要大功率、 连续调速的设备。具有比较广阔的应用前景。 关键词 柱塞泵 ；液压驱动 ；电梯 中图分类号T Hl l 2 ；T H1 3 7 文献标志码B 文章编号 1 0 0 1 - 3 8 8 1 2 0 1 5 1 6 - 1 2 9 - 3 Pi s t o n Pump Us e d f o r Dr i v e Sy s t e m o f Hy d r a ul i c El e v a t o r Q I N P e i l i a n g ， WA N G Y a n g ， WE N G Y u n x i a n ， D O U Y u n x i a 1 ． D e p a r t me n t o f I n f o r ma t i o n a n d Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g，S u z h o u P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e o f Ag r i c u l t u r e ， S u z h o u J i a n g s u 2 1 5 0 0 8 ，C h i n a ；2 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g ， S o o c h o w U n i v e r s i t y ， S u z h o u J i a n g s u 2 1 5 0 2 1 ，C h i n a Ab s t r a c t On e k i n d o f p i s t o n p u mp u s e d f o r d riv e s y s t e m o f h y d r a u l i c e l e v a t o r wa s i n n o v a t e d ． T h e wo r k i n g p ri n c i p l e o f t h e p i s t o n p u mp w a s i n t r o d u c e d，i t s c a l c u l a t i n g f o r mu l a e o f o u t p u t p o we r we r e als o g i v e n ． T h e p i s t o n p u mp c a n s a t i s f y d i ffe r e n t s t r u c t u r e s i z e a n d p o s i t i o n r e q u i r e me n t s ，l a r g e r a n g e o f c o n t i n u o u s d i g i t al c o n t r o l a n d r e g u l a t i o n ． T h e p i s t o n p u mp e s p e c i a l l y a d a p t s t o t h e h i s h - p o w e r c o n - t i n u o u s s p e e d c o n t r o l d e v i c e ，i t h a s b r o a d a p p l i c a t i o n ． Ke y wo r d s P i s t o n p u mp；Hy d r a u l i c d r i v e ；El e v a t o r 目前，在工业领域广泛应用的节流调速系统液压 调速技术 ．主要有定量泵与节流 阀组成 的节流调速 系 统 以及 由变量泵驱动 的泵调速 系统两种 。功率 大 、流 量与压力连续 可 调 的液压 泵 主要 是 斜盘 式轴 向柱塞 泵，但是斜盘式轴向柱塞泵的结构极为复杂，特别是 柱塞要承受由径向力而形成的力矩 。从而使得其摩擦 条件恶化 。使用寿命与机械效率降低。此外 ，连接于 柱塞下端的滑靴结构复杂，摩擦条件极其恶劣，加上 复杂的配流系统等，使得柱塞泵的制造工艺极其复 杂。传统的斜盘式轴向柱塞泵还有一个不容忽视的致 命缺陷。即流量不稳定，产生所谓脉动率，如欲降低 流量脉动率，不仅需要增加柱塞的个数，而且需要柱 塞的个 数 为 质数 ，例 如 3 、5 、7 、1 1 、1 3 、1 7 、1 9 、 2 3等。过多数量的柱塞实际是一种无奈的选择 ，不 仅造成机构复杂，而且制造成本居高不下。液压电梯 的液压驱动系统 。是一种典型 的需要连续调速 的液压 系统 ，从节能及运行成本上考量 ，采用伺服变量轴 向 柱塞泵调速比较理想．但是。伺服变量轴向柱塞泵极 其昂贵的价格以及故障率较高的因素，限制了其在液 压 电梯的应用 。 文献 [ 1 - 2 ]对利用 t o g g l e 机构进行力放大的夹 具及压紧装置进行了介绍 。作者在此基础上创新设计 了一种结构简单、成本低廉的、可连续调节流量与压 力的柱塞式液压泵 。在大幅度降低生产成本的前提 下 ，使用寿命较传统的斜盘式轴向柱塞泵显著提高， 以满足液压电梯等领域对低成本 、低故障率变量柱塞 泵的要求。 1 柱塞式液压泵的组成 用于液压电梯驱动系统的柱塞泵 由双输出轴电机 双输 出轴 电机 为双输 出轴伺 服 电机和双输 出轴交 流 变频电机的一种 ，两个 旋 向相 反 、导程相 同的滚 珠 丝杠及 螺母 ，两 副对 称铰 接 的肘 杆 。两个对 称 的 柱 塞 ，进排油回路及稳压器 稳压器上接有数字压力 开关等组成。双输 出轴 电机的两个输出端分别 固 定连接着两个旋向相反、导程相同的滚珠丝杠，在两 个滚珠丝杠上配合地设置有相应的螺母 。螺母固定连 接在铰支座上，两副肘杆的一端铰接在铰支座上、另 一 端连接在柱塞上。该柱塞泵采用卧式对称布局 ．体 收稿 日期 2 0 1 4 0 7 1 6 作者简介秦培亮 1 9 8 1 一 ，男，硕士，讲师，主要从事复合传动及机械设计制造等的教学与研究。E - ma i l q p 1 5 5 6 0 1 26 ． c o rn 。 第 l 6期 秦培亮 等一种用于液压电梯驱动系统的柱塞式液压泵 1 3 1 角位移 。完全 可 以任意 选择 所 在 的区间 ，以及 与 的差值；而通过变频器 ，也可以控制交流变频 电机 的转 速 ，再加 上其他 电器控制装置 ，从而也可 以 任 意选择 O t 所 在的区间以及 O t 与 O t 的差值 。因此该 柱塞泵所输出的压力和流量 ，能够在很大 的范 围内连 续进行数字化控制与调节 ，非常适合需要对压力及流 量进行频繁调整 的场合 ，尤其适用 于液压 电梯 等需要 大功率 、连续调速 的设备 。 文献 [ 4 ]公开 了一种对 称肘杆 驱动 的双作用 柱 塞泵 ．但该双作用柱塞泵仅仅表示 了最后一级机械传 动装置 ，如果 加上前 端的减速机构与驱动 电机 ，就会 发现该双作用柱塞泵的整体布局极为不对称。此外， 该双作用柱塞泵中的肘杆机构是铰接在齿轮端面的偏 心销轴上 ，该销轴为悬臂梁 ，受力状况极差 。文 中柱 塞泵的创新点在于 通过采用双输 出轴 的伺服 电机或 交流变频 电机 ，驱 动对 称 布置 的丝杠 一 螺母 一 肘 杆机 构 ，继而推动两个柱塞 同时进行 向里或向外的对称运 动，不仅能够使得柱塞液压泵的输出压力与流量在很 大 的范 围内进行 自动化控制 与调节 ，而且柱塞液压泵 的最 主要 的元件 柱塞 ．在理 论上不承受任何 径 向 力 ，因此 ，柱 塞运动 过程的摩擦方 式极为简单 ，不仅 能够显著延长其使用寿命，而且能够提高机械效率， 有利 于节能 5结束 语 介 绍一种用 于液 压 电梯 驱动 系 统 的柱塞 式 液 压 泵 ，该泵 功能 较为完善 ，对 称结 构 ，柱塞泵的出 口连 接了液压稳压器 ，因此 ，能够 以稳定的流量 向液压执 行系统输 出压力液体 。此外 ，液压稳压器上连接 了数 字压力开关 ．可 以根 据压 力 的变 化来 进行 自动化 控 制 ，使得所输 出的压力能够满足不 同的需要 。双输 出 轴 电机 一 丝杠一 螺母 一 肘杆机构与 柱塞液压泵装 置极为 紧凑地集成在一起 ，加上数控 系统 或交 流变频 等控制 系统 ．以及稳压器 、压力开关 等 ，形成 了一种机 电液 一 体化 的新 型液压动力元件装置。这种新 型的液压动 力装置，与传统的带有伺服变量的斜盘式轴向柱塞泵 相比，生产成本及故障率大幅度降低，使用寿命显著 提高 。 参考文献 [ 1 ]秦培亮， 钟康民． 基于杆件可重构的角度效应增力夹具 系统的设计[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 2 ， 4 0 5 1 1 7 1 1 8 ． [ 2 ]秦培亮 ， 王洋， 钟康民． 基于直线电机驱动的恒增力杠杆 与二次正交 t o g g l e机构的压紧装置f J ] ． 机械制造， 2 0 1 3 8 7 5 - 7 6 ． [ 3 ]林 文焕 ， 陈本 通． 机 床夹具 设计 [ M] ． 北京 国防工 业 出 版社 ． 1 9 8 7 ． [ 4 ]王明娣， 钟康民， 戴晓兰， 等． 一种双作用柱塞泵 中国， C N 1 0 2 2 0 7 0 6 6 B『 P] ． 2 0 1 1 1 0 0 5 ． 上接 第 8 4页 通过分析得出管道内的气流速度超过了一般工程设 计标准。管壁气温升高的主要原因在于其内部气流速 度过快所致。通过选取合理的管道内径、选用开 口度 较大的高压三通气闸阀 D N 8 0 m n 1 ，有利于降低管道 内表面温度 ．保证压力容器的内部温度不超过 5 0℃。 目前 。气水 罐压 缩 空气 管 路 的外 表 温度 在 改造 后 ，稳定在 4 0℃左右 ．保 证 了压力 容器在 正常 、合 理的周期内安全使用。研究结果与实践表明文中的 理 论分析对改造工作具有指导意义 ，为特种设备的安 全使用提供了基础性保障。 参考文献 [ 1 ]路甬祥． 液压气动技术手册 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 4 7 7 0 - 7 8 5 ， 9 3 8 ． [ 2 ]崔凯． 粗轧机高压水除鳞系统的改造[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 7 ， 3 5 1 0 2 0 8 2 0 9 ． [ 3 ]杨世铭． 传 热学 [ M] ． 北京 高 等教育 出版社， 2 0 0 6 4 5-42 7 上接第 1 1 2页 并不是 所有 航 空器 都可 以适 用风 动 泵技 术 。例 如 直升 飞机 、飞艇等航 空器 由于巡 航速度较低 ．无 法提供较 强高速风压 ．不适合 进行应 急风动泵技术 的 应用 。 风动泵使用过程中会产生空气阻力。并且会影响 气 动 ，一般 布局 是在飞机机腹 下方伸 出，工作时间需 要 控制在较短时间 内，长时间使用必然影响飞行 。 5 结束语 风动泵技术在航空飞行器上 的应用 已经有几十年 历史，属于成熟技术，适合高速战斗机 、运输机以及 各 类通用飞机 ，可 以提供稳定可靠 的应急液压能源输 出，并可以提供应急交流电输出，对于提高液压系统 的可靠性是非常有效的。在配套设计时综合飞机性能 特点 ，选择合适 的风 动泵技术 参数 和材料是关 键 ，在 需要配置交 流发 电机 和溢流阀时 ，合 理匹配参数也 非 常 重要 。 参考文献 [ 1 ]张洪， 肖文建． 歼八 B飞机液压系统可靠性分析 『 C ] ／ ／ 中国航空学会液压与气动专业学术讨论会 ． 1 9 9 9 ． [ 2 ]杨小森， 沈燕 良， 王建平， 等． 飞机应急液压泵的失效机 理研究 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 6 9 1 5 4 1 5 5 ． [ 3 ]第三机械工 业部 第 六研 究 院第 一研 究 所． F ． 4 B敌机 残 骸分析资料． [ 4 ]封世俊， 封志刚． 对运五飞机喷液操纵系统重复故障的 研究[ J ] ． 中国民用航空， 1 9 9 4 4 2 0 2 2 ． [ 5 ]飞机设计手册总编委会． 飞机设计手册 飞行控制系统 和液压系统设计分册 [ M] ． 北 京 航 空工业 出版社， 20 03 ．
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