1、什么是电动轴向柱塞泵?
电动轴向柱塞泵,是将电机与液压泵进行一体化集成设计,电机将电能转换成机械能,液压泵将机械能转化成液压能传输至液压系统的执行机构。
下面我们将以伊顿威格士 MPEV3-019-2 型为例,介绍带有压力补偿作用的电动轴向柱塞泵一体化动力单元。
其主体是由风冷式电机驱动的变排量轴向柱塞泵,广泛应用于飞机液压系统上,且柱塞泵吸油口采用叶轮进行增压(大家能想到常用带叶轮增压的柱塞泵有哪些?),进一步优化柱塞泵的吸油特性,减小流量脉动以及空化汽蚀的影响。电机同轴驱动叶轮与柱塞泵内的缸体,叶轮旋转吸入油液,输送至柱塞泵的吸油口。
柱塞泵缸体均匀分布九个柱塞,柱塞中心线平行于传动轴轴线,柱塞头部通过滑靴与斜盘接触,配油盘上有高低压腰形孔,分别与泵进油口、出油口连通,斜盘的轴线与缸体轴线之间有一定倾斜角度。电动机带动传动轴旋转时,缸体与柱塞一同旋转,由于柱塞头与斜盘始终保持接触,且斜盘轴线与缸体轴线成一定角度,缸体旋转时,柱塞在柱塞孔中做往复运动,从而完成吸排油的工作。
一体化动力单元
2、压力补偿器工作机制
压力补偿器,在维持泵出口压力恒定方面起着关键作用。压力补偿功能主要通过其变量机构实现,通过滑阀控制变量活塞,以控制斜盘倾角而改变液压泵排量。当泵的出口压力发生变化时,压力油会通过滑阀进入变量机构控制腔。若出口压力升高,作用在变量机构上的液压推力增大,推力超过变量机构中弹簧作用力时,变量活塞产生位移,带动斜盘倾角减小。斜盘倾角减小会使柱塞行程缩短,进而导致泵排量降低,输出流量减少。反之,若出口压力降低,液压推力减小,弹簧力推动变量活塞反向移动,使斜盘倾角增大,柱塞行程增加,泵的排量和输出流量增大,从而使泵的流量随出口压力的变化而自动调整。
MPEV3-019-2 型交流电动泵的压力、电流与流速的关系
3、多电飞机(MEA)中的应用-以波音787为例
波音787是MEA典型代表。部分液压系统由电动机驱动,取代了传统从发动机取动力。波音787飞机上设有三个主要液压系统,分别为飞行控制面、襟翼、起落架等部件驱动提供动力。
左右液压系统由发动机提供动力驱动,峰值负载时由电动机驱动的液压泵进行动力补充;中央液压系统完全由两个电动机驱动的液压泵提供动力。
与传统飞机相比,波音787的中央液压系统性能显著提升。由电动机驱动的液压泵在35MPa工作压力下,额定流量约为114L/min。而传统飞机中央系统在起飞和降落时由发动机驱动的液压泵,在工作压力21MPa下,额定流量约190 L/min。且飞行其余时间需要用小型电动机驱动液压泵进行工作,其工作参数为工作压力21MPa下,额定流量约27 L/min。
波音787通过采用具有压力补偿功能的电动机驱动轴向柱塞泵进行系统改造,减少了整体重量,还因液压部件变小节省了空间。且电动机驱动比发动机驱动具有更高的效率,减小了发动机推力降低和燃油消耗所增加的问题。符合MEA优化飞机性能、降低成本和节能减排的趋势。
压力补偿式电动机驱动轴向柱塞液压泵凭借其独特的工作原理,在多电飞机等领域展现出卓越性能,对现代航空航天技术的发展具有重要意义。
文中我们有提到用叶轮做前置增压的轴向柱塞泵。不知道大家日常工作中有没有选用过此类泵呢?对其工作原理是否非常了解?
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1)力士乐旗下的 A10VO、A11VO、A4VG 等系列柱塞泵
2)丹佛斯的 S45、S90 两款泵型;
3)林德的 HPR - 02、HPV - 02 系列;