负载敏感液压变压器响应特性

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液压变压器随着液压恒压 网络二次 调节技术 的发展而产生，集泵和马达功能为-体，可以无节流地实现输出压力的调节 。现有液压变压器 的输 出压力不能随负载 的变化而变化 ，而二次调节系统 中负载往往是变化的，为进-步扩大液压变压器的应用范围，就需要液压变压器的输出压力能够根据负载的变化而变化。本文设计-种负载敏感液压变压器，其输出压力能够 自动适应负载压力的变化，从而达到节能高效的 目的。

1 负载敏感液压变压器的结构设计负载敏感液压变压器 是在具有 自主知识产权的摆动油缸控制的斜盘柱塞式液压变压器 的基础上改进设计的，将 负载敏感 阀和液压变压器进行集成 ，其结构原理如图 1所示 。

配流盘兼作摆动油缸的主轴，其上面安装有叶片，通过负载敏感阀来控制摆动油缸 的角度，从而控制图 1 负载敏感 液压变压器结构原理 图Fig.1 Structure of the load-sensing HT收 稿 日期 ：2013-O1-16作者简介：刘贻欧(1988-)，男，硕士研究生，主要从事船舶液压元件与系统设计工作。

· 82· 舰 船 科 学 技 术 第35卷配流盘的转角和输出压力 。

2 负载敏感液压变压器的工作原理图 2为负载敏感液压变压器的原理图。其 中， 1和 J2为液压变压器摆动油缸 的进 出口；P (A)为负载敏感液压变压器 的输入端 ，接恒压 网络高压油源 ；P (B)为输出端 ，外接负载 ；P ( )为低压端，接恒压网络低压油源(油箱 )；P 为负载压力反馈端。

： - -- ～ - -bl 赫li i -叮 。、。、负载敏 ： ： ㈦I ～ ：： B/ ， -、、： 、A ： ： 弋 k。。l 、- ， / ～ 、、、 -， l- I - 。 iT ； 襄臻：图 2 负载敏感液压变压器的原理 图Fig.2 Principle of the load-sensing HT恒压 网络-般包括压力恒定 的高压油源和与油箱连接 的低压油源 。液压变压器正常工作的稳态时，负载敏感液压 变压器的输 出压力 略高于负载压力 ，输出压力与负载压力的差值 由负载敏感 阀的可调弹簧设定 ，如设定为 2 MPa。

当负载压力 升高 时 ，即 P .口压 力升 高时 ，n口压力随之升高，推动三位四通负载敏感 阀处于右位 ，此时油 口 1与油 口 4连通 ，油 口 口1与油口 3连通，从而驱动配流盘旋转，使得变压输 出端 曰 口压力升 高 ，直至输 出压力 升高 到高 于负载压力 2 MPa，此时负载敏感阀阀芯回复 中位 ，油 口3和 4关闭，配流盘停止转动 ，输 出压力保持稳定 。

当负载压力降低时，即P 口压力降低时，z1口压力随之降低，推动三位四通负载敏感阀处于左位，此时油 口 1与油 口 J3连通 ，油 口 nl与油 口 连通 ，从而驱动配流盘旋转 ，使得变压输出端 曰口压力降低，直至输出压力降低到高于负载压力 2 MPa，此时负载敏感阀阀芯回复中位，油口J3和 关闭，配流盘停止转动，输出压力保持稳定。

3 负载敏感液压变压器 AMESim建模为验证负载敏感液压 变压器的动态 响应 特性 ，本文建立 负载 敏感 液压 变压 器 的 AMESim模 型如图 3所示。采用可调节流 阀和 比例溢流 阀来模拟 负载。负载敏感阀的仿真参数如表 1所示。

表 1 负载敏感阀的仿真参数表Tab.1 Simulation parameters of load-sensing vave参数项 参数值 参数项 参数值阀芯直径/mm 7 弹簧预压缩量/ram 13.4阀杆 直径/ram 5 供油压力 P2/MPa 10阀芯质量/kg 0.1 弹簧刚度/N·mm～ 10 2图3 负载敏感液压变压器仿真模型Fig.3 Simulation model of the load-sensing HT图 3中，斜盘柱塞式液压变压器的局部子模 型如图 4所示。图中只显示了 3个柱塞的模型 ，实④图 4 斜盘柱塞式液压变压器局部子模型Fig.4 Local sub-model of swash-plate plunger HT第 8期 刘贻欧，等 ：负载敏感液压 变压 器响应特性 ·83·际模型有 9个柱塞 ，其他 6个柱塞模 型与 图 4中 3个柱塞模型相 同。

表 2 液压变压器 的仿真参数表Tab.2 Simulation parameters of HT参数项 参数值 参数项 参数值柱塞直径/mm 20 转动惯量/kg·m- 0.009柱塞个数 9 粘性摩擦系数 0.002柱塞分 布圆直径/mm 80 可调节流 阀的直 径/mm 5斜盘倾角/(。) 17 供油压力P1/MPa 104 负载敏感液压变压器的响应特性仿真分析为了验证负载敏感液压 变压器输 出压力 5～25MPa范围内负载敏感的稳定性 ，仿真分析 4种工况 ：节流阀 的开度 调 至 40%，溢 流 阀的 压力 调 定 为 7MPa；节流阀的开度调至 20% ，溢流阀 的压力调定为 12 MPa，l8 MPa；节流阀的开度调至 15% ，溢流阀的压力调定为 22 MPa。液压变压器 的输 出压力 曲线如图 5所示 。

重蓦锥酷负载压力7Mh ；曼 赫世 勘 泌 r-负靴叻l&涮；船 曩瓣确 嚣僦 掰 明负载压力zM . 曲i。 。md ..ⅢⅢ ；I..川.，Ⅲ州 w盯 叩 - ”； j： 。

-88h n f nn nnfvv1 nnn nn ～7 VQ00 Q扣 Q4o Q60 Q80 1.00时间/s图5 负载敏感液压变压器的输出压力曲线Fig.5 Output pressure curves of the load·sensing HT从 图 5可 以看 出，4种 工况下液压 变压器 的输出压力都能稳定。负载压力越高，输出压力响应时间越长 ，这是 由于配流盘需要转过 的角度越大。负载压力越高 ，压力波动越大 ，这是 由于随着输 出压力增高，转速降低。

节流阀 的开 度调 至 40% ，溢 流 阀的 压力 由 5MPa升至 10 MPa，再回到 5 MPa，液压变压器输出压力阶跃响应 曲线如图 6所示 。

由图6可知，液压变压器输出压力的 5 MPa阶跃响应 的上升 时间约为 0.15 s，液压变压器启动或负载压力向上 阶跃变化时 ，输出压力不 足以打开溢流阀 ，故流量 为 0，从 而导致液压变压 器转速很低 。B 口负载 - I 《 ， -H -1ri，Mf图 6 液压变压器输出压力的阶跃响应曲线Fig.6 The step response curve of output pressure of HT且不稳 定 ，溢 流阀开启 后 ，转速逐 渐升高 至稳定 ，输出压力随之稳定 ；负载压力向下阶跃变化 时，配流盘转角随之变小，压力随之降低直至稳定。其中压力波动的高频部分主要是柱塞 的流量脉动引起 的，由柱塞数和转速决定 。

由图 7～图 9可 知 ，启 动 时 ，阀芯 在左 极 限位置 ，配流盘转角逐渐变大 ，当输出压力高于负载压力 2 MPa时，阀芯向右运动至 6 mm附近振荡 ；负 载压力 向上 阶跃变化 时，溢流 阀突然关闭，在弹簧作用下阀芯回到左位，配流盘转角进- 步变 大 ，输 出 压力 逐 渐 升 高 ，溢 流 阀开 启 后 ，输 出压力稳定在 高于负 载压 力 2 MPa处 ，阀芯 在6 mm 附近 振 荡 ；当 负 载 压 力 向下 阶跃 变 化 时 ，阀芯运动 到 右极 限 位 置 ，配 流 盘转 角 逐渐 减 小 ，输出压力随之降低至高于负载压力 2 MPa处 ，阀芯在 6 mm 附近振 荡 。

Il-L I L～ r- r - f-f以上分析表明，不考虑启动和负载阶跃变化时的压力跳动 ，稳态时 ，阀芯始终在 6 mm附近振荡 ，液压变压器的输出压力始终高于负载压力 2 MPa，该加 ∞ ∞ 们 如 ∞ ∞宝 罐《 出茁帮雌· 84· 舰 船 科 学 技 术 第35卷QQl QQ趟嫠QQQQ直 盥j 目 - - - ， r r 审 1r- - jQO Q5 1.0 l5 ZO 25 3O时间/s图8 负载压力阶跃变化时阀芯位移随时间的变化曲线Fig.8 The step response curve of spool displacement- 乙 蜒 球悄鹾/ if时间/S图9 负载压力阶跃变化时配流盘的转角曲线Fig.9 The step response curve of swash plate angle压力由弹簧和阀芯位移决定。仿真结果表明，在负载压力阶跃变化 时，液压变压器负载敏感 的稳定性和精度 良好 。

根据图 3所示的仿真模型 ，负载压力按 1 Hz的频率，7 MPa±1 MPa的正弦曲线变化，得到输出压力的响应曲线如图 1O所示 。

由图 10可 知，1 Hz时，负载敏感液压 变压器输出压力的幅值与负载压力相同，相位滞后约 22。，表明 1 Hz时动态响应能力较好。

时间/S图1O 液压变压器输出压力的正弦响应曲线Fig.10 The sine response curve of output pressure of HT从图 l1可以看出，负载压力正弦变化时，输出压力始终在高于负载压力 2MPa附近变化，与阶跃变化相比，波动幅值有所增加，这是由于阀芯的运动范围增大。

，7时间/S图 11 输出压力与负载压力之差滤波后 随时间的变化 曲线Fig.1 1 The fihering CHIve of diference between theoutput pressure and load pressure9O&O7.0§G05.0嚣4o匿 2，0Z0l OQO× 103- . 1'11 -QO Q5 1O 1.5 ZO 2.5 30时间/S图 12 负载压力正弦变化时阀芯位移曲线Fig.12 The sine response curve of spool displacement6560555045嚣40蓄35302520 /； /， / ， 。

V ， / / . 目flQO Q5 lO 1 5 20 25 3O时间/S图 13 负载压力正 弦变化 时配流盘 的转 角曲线Fig.1 3 The sine response curve of swash plate angle由图 12和 图 13可知 ，负载压 力正弦变化 时 ，阀芯位移变化 范围为 4 mm左 右，配流盘转角变化比较平稳 ，这表明负载敏感 阀控制摆动油缸 的响应速度和稳定性 尚可。

暑 R出第 8期 刘贻欧，等 ：负载敏感液压变压器响应特性 ·85·印度维克拉玛蒂亚”号航母开始海试维克拉玛蒂亚”号航母于 2013年7月3号离开北德文斯克海岸 ，按计划在白邯展海试，进展顺利。俄罗斯外国军事合作部门长官谢尔盖.德米特里表示，离开码头几小时后，航母主机和锅炉开启 ，驶往白海既定海试区域”。

7月上旬，俄罗斯海军少将、国家验收委员会长官兼舰队副司令员谢尔盖 ·波波夫见证 了 维克拉玛蒂亚”号的海试过程。他与印度方面的专家进行了互动，并探讨了海试计划安排，包括印度舰员上舰实际训练安排。海试期间，奥雷兹”号油船对航母进行 了燃油补给练 习。

印度航母交付接收委员会主席、海军少将哈里 ·库马尔观摩了海试过程。在与俄方的交流中，他对北德文斯克造船厂过去 8个月里在此项目中付出的巨大努力表示感谢，并赞扬了印俄双方专家之间的团结协作。

目前 ，航母上已搭载包括印度舰员在内的将近 1700人，此外还有 170多名印度舰员将很快到达并进行舰上实际训练，参加验收海试 。

此次海试主要包括电子战系统测试、舰上飞机维修设备测试以及电磁场测量。而最重要的任务是测试主动力装置的性能，包括航母 的速度及机动性 。

维克拉玛蒂亚”号计划于8月上旬进入巴伦支海 ，针对 米格” -29K的飞机维护设施进行测试。