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【i前沿】Q22:我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(下)

 凝众液压 2017-01-14


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栏目说明

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前沿


本期导读

渐进式创新与激进式创新该如何看待呢?且看Peter A. 在2016年的会议报告中是如何阐述的。

文稿翻译丨液压创新社

编辑校对丨李春光   编辑排版丨马艳双


#Improve# 

Jan Lux 先生还展示了降低这些损失可能性,例如通过电动执行机构和现代电子控制的手段来实现。

但是,在一个产品周期的成熟阶段,这些改进通常会被其他副作用所抵消:这就是所谓的水床效应。

例如:它对降低排量控制的损失是有效的,其成本却是原有的两倍或者三倍。

为了更好的了解有关泵控制的问题,我们必须回到最开始,回到变量斜盘泵的基础所在。

这个剖面或多或少展示了开式泵的一个解决方案。最重要的组成部分是:

  • 转子;

  • 斜盘;

  • 偏置柱塞和弹簧;

  • 伺服柱塞;

  • 控制阀。


泵的控制可以通过两个串联阻尼来简化。

泵控制的本质是分压器,类似于昔日电子行业的低效率电阻分压器。

现在,让我们详细的观察一下,以便更好的了解泵的内部到底发生了什么。斜盘围绕所示轴旋转运动。

红色箭头代表转子所有柱塞的合力。这个力在斜盘上产生一个转动力矩。

当泵旋转时,力上下移动。结果,斜盘上的转矩不仅很高,而且是动态的。对于一个相当小的40cc泵,在300bar压力下使用,这时单方向转矩已经达到200 Nm。在这种变转矩驱动下斜盘开始振荡。同时,如同你所看到的,这种震荡是异常大的。

为了能控制泵,将振荡幅度减到最小,有各种不同的选择:

  • 你可以增大斜盘和滑动轴承之间的摩擦力;

  • 或者你可以增大控制液阻,将伺服活塞直径加倍,使其作为减震器之用。

但是,无论你选择什么样的解决方案,所有这一切都产生摩擦力,结果导致能量损耗,效率降低。此外,更糟糕的是,泵控制中始终有流量损失。

阻尼和流量损失这两种影响对效率产生很大的负作用,在最佳点上,这种损失通常高达5%。但是通常操作条件下,这些损失通常达到10%至20%,甚至更高。

很显然,这种情况需要解决。我们需要一个解决方案,在降低控制系统损失的情况下不会影响泵的动态特性,或者斜盘轴承的耐久性以及泵成本的暴增。

无论什么样的解决方案,它都不是一个渐进式创新。这将是前进一大步,是一个激进的创新。

变量浮杯泵无疑是这样一个激进的创新。

浮杯原理的特性是由一组相似的镜像结构构成。它有两个斜盘, 按照相反的方向摆动。

斜盘几乎达到100%的轴向静压力平衡。因此,和滑动轴承间的摩擦力很小。

此外,在新设计中,阻尼和控制功能是分开的。只需对控制功能进行优化,而无需考虑阻尼结构影响。

由于和斜盘轴承间的摩擦力很小,所以控制装置可以设计的很小。因此,只需要提供很少量的控制油就能改变斜盘倾角。

伴随新的设计我们实现了:

  • 很大程度降低轴承负载;

  • 较小的振幅;

  • 任何操作条件下,新控制都是快速稳定的;

  • 但最重要的是,我们设法消除了当前泵控制的损失。

在上一年度,我就曾就创新问题进行过多次讨论。经常会有人告诉我,或者我应该说,经常有人警告我,液压行业是一个非常保守的行业,即使有可能实现任何创新,也是非常困难的。

但是,相比民用航空制造业,还有哪个行业比这更为保守吗?然而,这个行业也在不断的创新。在过去的100年间,至少有四次激进的技术变革。

在过去的30年里,只有液压泵马达行业,什么事情都没有发生。

让我们最后再观察一下我们所比喻的荷兰岛房屋,这间房子是气候变化最开始的受害者之一。

自从房子建造以来,海平面上升了约25厘米。暴风雨已经侵蚀了这座被遗弃的岛。

引用到流体传动行业中来说就是:在过去的一个世纪中,我们的市场已经发生了改变,曾经使用过的完美的解决方法—斜盘原理,已经不适合新环境了。

这是荷兰岛不久后的照片。以泵行业来说:这可能是你几年内将会看到的情况。

做点什么吧!

你还在等什么呢?


参考文献

【1】Improving pump control. 10.ifk dresden, march9,2016



#2016 Peter A. #将分2期连载在【i前沿】栏目中:

1
我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(上)
2
我们的泵控制怎么了?丨Peter A.深度解读2016(下)




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