[发明专利]一种可调节压力冲击的径向数字泵及其控制方法

说明书

本发明公开了一种可调节压力冲击的径向数字泵及其控制方法，本发明针对数字泵的各个柱塞分别设计一个控制单元；根据柱塞当前运动速度调整相应高速开关阀的动态特征，从而当柱塞进入排油运动状态运动速度较快时，调节高速开关阀动态特性，使其启闭变慢，减小柱塞高速运动时高速开关阀高速开启对容腔造成的压力冲击；柱塞进入吸油运动状态运动速度较慢时，调节相应高速开关阀动态特性，使其启闭更快。本发明通过改变各控制单元控制电压信号的占空比，就能改变高速开关阀的等效驱动电压，控制简单有效。并且调整开启占空比和关闭占空比就能调节高速开关阀的动态性能，能大幅增强数字泵的效率和流量响应特性，减小径向数字泵吸油排油的时间。

技术领域

本发明涉及径向数字泵控制领域，尤其涉及调节径向数字泵压力冲击的控制方法。

背景技术

液压泵为液压系统中的液压马达或者液压缸等执行元件提供具有一定压力的油液，保证执行元件能够正常工作，其性能的好坏往往会直接影响整个液压系统的特性与可靠性。径向柱塞泵因其具有工作压力高、寿命长、噪声低、控制精度高等优点，受到国内外液压行业的青睐，广泛应用于冶金、矿山、锻压、船舶等机械设备的液压系统中。传统径向柱塞液压泵大多由凸轮传动，单向阀进行配流，虽然其结构简单，成本低廉，但也存在吸入性能差、流量脉动大、机械效率低等一系列问题。

径向数字泵的提出，在结构原理上突破了传统径向柱塞泵的限制。其主体结构为径向柱塞泵，通过使用嵌入式计算机控制的高速开关阀，实时开闭多个径向柱塞腔。可以实时开闭容腔，以此实现容腔独立地吸、压排油，也可以在不必要做工时对容腔进行实时卸载，能极大地提升泵的容积效率和机械效率。

目前径向数字泵中的高速开关阀高频控制功能大多采用三段式电压进行控制，开启阶段施加高电压激励，高速开关阀开启之后施加一个低电压维持高速开关阀开启，关闭阶段接入反向电压快速卸荷，控制简单高效。但是该控制方式无法调整高速开关的动态性能。当径向数字泵转速较高时，容腔内部柱塞速度较大，高速开关阀在快速启闭中会受到强烈的压力冲击，产生巨大的噪音，也会对柱塞、高速开关阀等零件造成损伤。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可调节压力冲击的径向数字泵，以及可以根据径向泵速度调整高速开关阀动态特性的控制方法，兼顾液压泵效率的同时在一定范围内调整数字开关阀开闭速度，从而极大地减小径向数字泵腔室内部的压力冲击。本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种可调节压力冲击的径向数字泵，其包括凸轮，位移传感系统、压力传感系统、速度闭环控制器、控制器和N路柱塞控制单元；

其中，每一路柱塞控制单元均包括一个柱塞、一个占空比控制器、一个电压源、一个高速开关阀、一个单向阀；在柱塞控制单元内，柱塞油口通过油路与单向阀的一端相连，单向阀的另一端连接高压油路，单向阀与柱塞油口之间的油路上连接有一支路；所述支路连接低压油路，且支路上设置有高速开关阀；所述电压源与高速开关阀的线圈相连，占空比控制器与电压源相连控制电压源输出所需占空比的电压；

N路柱塞控制单元的N个柱塞围绕凸轮排列，凸轮旋转可推入或推出柱塞；位移传感系统、压力传感系统实时获得N个柱塞的运动状态和柱塞容腔内的压力状态；控制器分别与位移传感系统、压力传感系统相连获取各个柱塞的运动状态和柱塞容腔内的压力状态信息；控制器与N个占空比控制器相连可控制各个占空比控制器分别输出所需的占空比；速度闭环控制器与控制器相连。

本发明还公开了一种所述径向数字泵的控制方法，其包括如下步骤：

凸轮进行旋转，柱塞被推入或推出；

当一个柱塞被推出时，控制器控制与该柱塞属于同一柱塞控制单元的占空比控制器向电压源输出关闭占空比，该柱塞控制单元的高速开关阀关闭，柱塞腔内压力大于高压油路内压力，与该柱塞油口相连的单向阀打开，柱塞开始向负载进行排油；