航空液压泵实用节能技术及发展.pdf

Oc t ．2 01 2 机床与液压 Hy d r o me c h a t r o n i c s E n g i n e e r i n g Vo 1 ． 4 0 No ． 1 9 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 3 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 1 9 ． 0 1 9 Re s e a r c h o n Pr a c t i c a l En e r g y S a v i ng Te c h n o l o g y a nd De v e l o p me nt o f Ai r b o r n e Hy d r a u l i c Pu mp Z H U Wu f e n g ，C A I Z e n g j i e ，L I X u d o n g ， L I U Mi n g N a v a l A e r o n a u t i c a l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e Q i n g d a o C a m p ， Q i n g d a o 2 6 6 0 4 1 ， C h i n a 1 ． I nt r o d uc t i o n Ab s t r a c t P r a c t ic a l e n e r g y s a v i n g t e c h n o l o g y o f a t y p e o f a i r b o r n e c o n s t a n t d e l iv e r y p u mp a n d t wo t y p e s o f a i rbo r n e v a r ia b l e d e l i v e ry p u mp o ff t h e u n lo a d i n g s t a t e a r e a n a ly z e d ．F o c u s i n g o n t h e is - s u e o f u n ma t c h e d p o we r o f v a r i a b l e d e l iv e r y p u mp a n d a c t u a t o r ，it i s p r o p o s e d t h a t i n t e l li g e n t p u mp wi t h lo a d s e n s i n g f u n c t io n r e p r e s e n t e d a n i mp o r t a n t d e v e l o p me n t d i rec t i o n t o i mp r o v e t h e e ri e r g y s a v mg e ffic i e n c y． Ke y wo r d sAi rbo r n e h y d r a u l i c p u mp，En e r g y Sa v i n g T e c h n o l o g y，c o n s t a n t d e l iv e ry p u mp，v a r i a h i e d e li v ery p u mp，i n t ell i g e n t p u mp T h e r e a r e t w o m a j o r w a y s t o b e t a k e n i n m o s t o f a i r b o r n e h y dr a u l i c pu mp s f o r e n e r g y s a v i n g a t p r e s - e nt ．F i rst ，o u t p u t po we r h a s t o b e mi n i mi z e d a s muc h a s p o s s i b l e wh e n h y d r a ul i c p u mp i s i n t h e un l o a d i ng s t a t e ． As s o me r e l a t e d r e f e r e nc e s h o we d，fli g h t p r o c e d u r e s t a t i s t i c s o f s o me t y pe o f a i r c r a f t i s l i s t e d i n t h e Ta b．1 ． Ac c o r d i n g t o t hi s t a b l e，t h e r a t i o o f t he wo r k t i me o f hy d r a u l i c a c t u a t o r t o t h a t o f t h e wh o l e fli g h t t i me c o u l d b e a s h i g h a s 4 0％ ，a n d t h e o u t p u t p o we r o f h y d r a u l i c p ump i s n o t r e q u i r e d at r e s t t i me， h y d r a u l i c p u mp wi l l u n l o a d i n t hi s s t a t e ．Th e r e f o r e， i t i s a n i mp o r t a n t me a n s o f s a v i ng e n e r g y t o mi n i mi z e o ut p u t p o we r i n u n l o a d i n g s t a t e ． S e c o n d， ma t c h e d d e g r e e b e t w e e n o u t p u t p o we r o f h y d r a u l i c p u mp a n d r e q u i r e d p o we r o f a c t ua t o r wi l l b e i mp r o v e d t o mi n i mi z e t h e u s e l e s s p o we r ．As Ta b ．1 s h o ws，th e r a t i o o f t he wo r k t i me o f a i r c r a f t ma n e u v e r fli g h t n e e d l a r g e p o we r t o tha t o f t he wh o l e fli g h t t i me c o u l d o n l y b e a s h i g h a s 1 0％ ，t h e ma x i mu m h y d r a u l i c p r e s s ur e wi l l n o t b e r e qu i r e d a t r e s t t i me．Th e r e f o r e，o ut pu t p r e s s u r e a n d s u p p l y fl o w o f p u m p h a v e t o b e a d j u s t e d a n Re c e i v e d2 01 208～2 2 Z HU W u f e n g ． E - ma i l z w f 2 0 1 1 0 8 1 6 3 ． c o m t o mati c a l l y a c c o r d i n g t o v a rie d fli 【g ht s t a t e s，i n o r d e r t o ma t c h o u t p u t p o we r o f p u mp a n d t h e r e q u i r e d po w e r o f a c t ua t o r ． Th e r e are t hr e e s t a g e s i n t h e d e v e l o p me n t o f e l 1 一 e r g y s a v i n g t e c h n o l o gy o f air b o r n e h y d r a ul i c p u mp． At t he fir s t s t a g e，t h e me t ho d o f mi n i mi z i n g o u t pu t p r e s s u r e o f c o ns t a n t d e l i v e r y p ump i n u n l o a d i n g s t a t e wa s t a k e n．At t he s e c o n d s t a g e，t he me t h o d o f mi ni mi z a t i o n o f s u p p l y fl o w o f v a riab l e d e l i v e ry p u mp i n u n l o a d i n g s t a t e wa s t a k e n． At t h e t h i r d s t a g e，t h e m e tho d o f a u t o a d j u s t i n g o u t p u t p r e s s u r e a n d s u p p l y fl o w o f i n t e l l i g e n t l o a d s e n s i n g p u mp a c c o r d i n g t o v a r l e d fli g h t s tat e s wi l l b e t a k e n． Ta b． 1 F l i g h t p r o c e du r e s t a t i s t i c s t a b l e Z HU Wu f e n g , e t a l Re s e a r c h o n P r a c t i c a l En e r g y S a v i n g T e c h n o l o g y ． a ． ． n ． ． ．d． ．． ． ．．D． ．． ．e．． ． v ．．e．．．1．．o．．p．．．．m．．．．e． n ． t ofAirbo r n e Hy d r a u l i c P u mp 1 0l 2． Ene r g y s a v i ng t e c h no l o gy o f c o n s t a nt d e ． 1 i v e r y p u m p s tat i o n Hy d r a u l i c c i r c u i t s o f c o n s t a n t d e l i v e r y p u mD s t a ． t i o n i n t r a ns p o r t a i r c r a f t i s s h o wn a s Fi g ．1 ．I n t h i s pu mp s t a t i o n，f u nc t i o n o f e ne r gy s a v i n g i s p e r f o r me d b y c o n s t a n t p u mp，b u l k y a c c u mu l a t o r an d u n l o a d i n g v a l v e ．Th e ma i n p r i n c i p l e i s t h a t t h e r e l i e f v a l v e s e t a t t h e ma x i mu m s a f e t y pr e s s u r e c a n p l a y t he r o l e o f s afe t y p r o t e c t i o n． W h e n p r e s s ur e o f p ump s t a t i o n i n c r e a s e s t o t h e h i g h e s t s af e t y p r e s s u r e P 1 5 MP a ， “ A” v a l v e o f t h e r e l i e f v al v e c 0 n d u c t s ． “B’ ’v alv e i s s wi t c h e d t o l o we r ．“ C” v a l v e o p e ns a n d s t a r t s u n l o a d i n g ，t he o u t p u t pr e s s u r e o f c o n s t a nt d e l i v e r y pu mp d e c r e a s e s t o t he mi n i mu m p r e s s u r e P re l i 胡 0 ． 3 MP a ， c o n s t a n t p u m p b e g i n s t 0 b e u p l o a d i n g ．At t h i s t i me，wo r k p r e s s u r e o f hy d r a u l i c s y s - t e m i s h e l d o n b y a c c u mu l a t i o n ．A f t e r w o r k i n g f o r a p e r i o d o f t i me，wo r k i n g p r e s s u r e o f h y d r a u l i c s v s t e rn d e c r e a s e s t o t h e p r e s s u r e b e l o w P s wi t c h n ，“B’ ’v a l v e i s s wi t c h e d t o u p pe r ， “C” v a l v e s t o ps 。c o n s t a n t d e l i v ． c r y p u mp c o n t i n u e s t o s u p p l y o i l f 0 r h y d r a u l i c s y s t e m a n d a c c u mu l a t i o n a t t h e s a me t i me ． g 0 0 q F i g ． 1 Hy d r a u l i c c i r c u i t o f a i r b o r n e c o n s t a n t d e l i v e r y p u mp s t a t i o n W h e n t h e ma x i mu m o u t p u t p r e s s u r e P l o f c o n s t a n t p u mp i n t h i s t y pe o f t r a n s p o r t a i r c r a f t i s 1 5 MP a ，the m a x i m u m s u p p l y fl o w Q 0 i s 1 6 L ／ ra i n ．A s s u p pl y f l o w o f c o n s t a n t d e l i v e ry pu mp ke e ps c o n s t a n t i n a l l s t a t e s 。 the maxi mu m o u t p u t p o we r i n w o r k s t a t e i s p m l 。 Q 0 ．Wh e n a c t u a t o r s t o p s w o r k i n g ， n o l o n g e r n e e d t o ma x i mu m po we r ， o n l y b y de c r e a s i n g t h e p r e s s u r e P li e f l t o mi n i mi z e t h e o u t p u t p o w e r ，t h e r e b y s a v i n g e n e r gy ．At t hi s t i me．the s y s t e m wi l l b e i n n n l o a d i n g s t a t e ．t h e o u t p u t p o w e r o f c o n s t a n t d e l i v e r y p u m p i s P l i 。 n ‘ Q 0 ．Wo r k i n g c h a r a c t e ri s t i c c u r v e o f c o n s t a n t de l i v e ry p ump s t a t i o n i s s ho wn a s F i g． 2．t h e h a t c hi n g pa r t r e p r e s e n t s t h e c o n s u me d p o we r i n u n． 1 o a d i n g s t a t e ． As t he fl uc t u a t i o n r a n g e o f o u t p u t p r e s s u r e i s l arg e， c o n s t a n t de l i v e ry pu mp s t a t i o n wi l l o n l y b e us e d i n f e w t r a n s p o r t a i r c r aft s wi t h l o w ma n e u v e r a b i l i t y，b ut no t i n t h e a i r c r aft s wi t h h i g h ma ne u v e r a b i l i t y． Q Q。 O p⋯ l i n pm p／ MPa F i g ． 2 Wo r k i n g c h a r a c t e r c u i v e o f c o n s t a n t d e l i v e ry p u mp s t a t i o n 3． En e r gy s a vin g t e c hn o l o gy o f v a r i a b l e d e ． 1 i v e r y pu m p s t a t i o n Co n s t a n t de l i v e ry p u mp i t s e l f c a n n o t a c h i e v e u n． 1 o a d i n g a n d n e e d o t h e r h y d r a u l i c a c c e s s o r i e s t o a s ． s i s t ，w h i l e t h e v a r i a b l e d e l i v e r y p u mp c a l l r e a c h t h e p u r p o s e o f u n l o a d i n g b y c h a n g i n g De v e l o p me n t o f p r a c t i c al e n e r gy wi l l b e i l l u s tra t e d b y f o l l o wi n g t wo v a ria b l e d e l i v e ry p u mp ． t h e s u p p l y flo w． s a v i ng t e c h n o l o gy t y p e s o f a i r b o r n e 3 1 Ai r bo r ne a x i a l p i s t o n v a r i a bl e de l i v e r y pu m p- “A” pump Th e wo r k i n g p rin c i pl e o f“A” p u mp i s s h o wn a s i n F i g ． 3 a a n d 3 b ．“ A”p u mp c o n s i s t s o f o i l s u p p l y e q u i p m e n t a n d s u p p l y fl o w a u t o - a d j u s t i n g m e c h a n i s m．T h e p ri n c i p l e o f s u p p l y fl o w a u t o a d j u s t i n g i s de s c rib e d a s f o l l o wswh e n a c t u a t o r wo r ks ，t h e r e q u i r e d s u p p l y flo w o f h y d r a u l i c s y s t e m i s g r e a t e r t h a n the a c t u al s u p p l y fl o w o f“ A” p u mp，t h e n t h e o u t p u t p r e s s u r e g e t s d e c r e a s e d， t h e a n g e l o f c a m p l a t e i n c r e a s e s u n d e r the s pr i n g f o r c e t h r o u g h f e e d i n g e q u i p me n t ，the a c t u a l s u pp l y flo w o f“ A ” p u mp i n c r e a s e s t o f o l l o w t h e r e q u i r e d s up p l y flo w．An d wh e n a c t u a t o r s t o p s，v i c e v e r s e，t h e r e q u i r e d s u p p l y f l o w o f h y d r a u l i c s y s t e m i s s ma l l e r t h a n t h e a c t u a t o r s u p- pl y flo w o f“ A” pu mp，t h e n t h e o u t p u t p res s u r e g e t s i n c r e a s e d，t h e a n g e l o f c a m p l a t e d e c r e a s e s u n d e r t h e o u t p u t p r e s s u r e o f“A” p u mp t h o ug h f e e d i n g e q u i p me n t ，t h e a c t u al s u p p l y flo w o f“A” p u mp d e c e a s e s ， “ A” p ump b e g i n s t o u n l o a d．o u t p u t p o we r o f“A’ ’ p ump i s mi ni mi z e d． 一 I I I Ⅲ ． 1 ZHU W u f e n g， e t a l Re s e a r c h o n P r a c t i c a l En e r g y S a v i n g Te c h n o l o gy a n d De v e l o p me n t o f Ai r b o r n e Hy d r a u l i c P u mp 1 0 3 0 f all k i n d s o f fli g h t s t a t u s．mi n i mi z e u s e l e s s p o we r o f h y d r a u l i c s y s t e m． Th i s h y d r a u l i c s y s t e m c a n p r o v i d e fit t i n g o u t p u t p o we r t o f o l l o w t h e l o a d，o u t pu t p o we r o f s y s t e m c h a n g e s w i t h h i n g e t o r q u e o f fl i g h t c o n t r o l r u d - d e r i n d i r e c t p rop o r t i o n． ‘ 口 g ● Q I 5． Co nc l u s i o ns 1 E n e r gy s a v i n g t e c h n o l o gy o f h y d r a u l i c p u m p a c t s a n i mp o rta n t p a r t o f t h e d e v e l o p me n t o f g r e e n a i r b o rn e h y d r a u l i c s y s t e m． Ba s e o n me e t i ng n e e d o f po we r o f a i r b o rne a c t u a t o r ，h y d r a uli c p o we r c a n b e u s e d i n e c o n o mi c a n d e f f e c t i v e，i n o r d e r t o r u n t h e s y s t e m i n h i g h e f fic i e nc y a n d r e l i a b i l i t y． 2 E n e r gy s a v i n g t e c h n o l o gy o f h y d r a u l i c p u m p c o ul d be d e v e l o p e d i n p o t e n t i a1．Th r o u g h t h e c o n t r o l t e c h no l o gy o f d i g i t a l an d i n t e l l i g e n t ， t he b e s t p o we r ma t c h e d o f p u mp a n d a c t u a t o r c o u l d b e r e ali z e d ． F i g ． 7 P o w e r h e d c u r v e o f a b l e Re f e r e d n c e s e l i v e r y p u mp a n d a c t u a t o r 。 Va r i a b l e d e l i v e r y p u m ＼． Lo a d p r e s s ur e s e n s i t i v e s i g n a l s [ 1 ] L o a d s e n s i n g [ 2 ] 一 v a l v e P r e s s u r e c o m p e n s a t i n g v a l v e F i g ． 8 P r i n c i p l e o f l o a d s e n s i n g p u mp ⋯ c’ p u m p 航空液压泵实用节能技术及发展 朱武峰 ， 蔡增杰， 李旭 东， 林明 海军航空工程学院 青岛校区， 青岛2 6 6 0 4 1 [ 3 ] [ 4 ] WANG Z h a n l i n ． Ai r b o rne h i g h p r e s s u r e h y d r a u l i c p o we r s y s t e m[ M] ． S e i j i n g B e i h a n g U n i v e r s i t y ， 2 0 0 4 1 4一l 8 ． I a n mo i r ， Al l a n S e a b r i d g e ． Ai r c r a f t s y s t e ms Me c h a n i c a l ， E l e c t r i c a l 。 and A v i o n i c s S u b s y s t e ms I n t e g r a ti o n I M I ． [ S ． 1 ． ] A v i a t i o n I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 1 1 ． Z H U Wu f e n g ， C A I Z e n g - j i e ． I n s p e c t i o n T e c h n o l o g y B a s e me n t o f Ai r b o r n e Me c h a n i c al S y s t e ms a n d Ac c e s s o r i e s [ M] ． Q i n g d a o N a v a l A e r o n a u t i c a l E n g i n e e ri n g I n s t i t u t e Q i n g d a o C a m p u s ， 2 0 1 0 ． L E I T i a n j u e ． N e w l y O r g ani z e d H y d r a u l i c E n gi n e e r H a n d - b o o k [ M] ． B e i j i n g B e i j i n g I n s ti t u t e o f T e c h n o l o g y Pre s s ， l 9 9 8 1 2 11 2 9 ． 摘要 分析 了一种飞机液压定量泵和2种飞机柱塞式变量泵在卸荷状态下的实用节能技术。针对柱 塞式变量泵在工作状态下与执行机构功率适配性不 良的情况， 提 出了在 负载敏感泵基础上发展的 智能泵是提高节能效率的重要发展方向。 关键词 飞机液压泵； 节能技术； 定量泵； 变量泵； 智能泵 中图分类号 V1 9 - t【a