2液壓泵的選擇

　　大家知道，在液壓工業(yè)中存在有好幾種液壓泵，如：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等，每種泵又可細(xì)分為多種類型。在選擇液壓泵時(shí)，要求達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、在輸出同樣的流量下要求泵的體積小、重量輕、功率大;

　　(2)液壓泵的摩擦損失小、發(fā)熱小，泄漏少、效率高;

　　(3)輸出流量脈動(dòng)及壓力脈動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn);自吸性能好;

　　(4)密封可靠，泄露小，要求可承受一定的工作壓力;

　　(5)泵工作過(guò)程中的振動(dòng)和噪聲小;

　　(6)價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng);

　　(7)維護(hù)方便，對(duì)油液污染不敏感。

　　一般所說(shuō)的齒輪泵，都是外嚙合齒輪泵，國(guó)產(chǎn)齒輪泵額定壓力為10~20 MPa.齒輪泵自吸性能最好，耐污染性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格便宜、重量輕。缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲大，排量不可調(diào)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象。

　　葉片泵的對(duì)油液的要求居中，流量脈動(dòng)居中，噪聲較低，自吸性能較好，單位體積的排量較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)油液的污染比較敏感，油液不清潔會(huì)使葉片卡死，因此必須注意油液良好的過(guò)濾和清潔。油的粘度應(yīng)控制在3°E40~10°E40之間。粘度過(guò)大，吸油阻力增大，油液太稀，真空度不夠，會(huì)對(duì)吸油產(chǎn)生不良影響，葉片泵廣泛應(yīng)用于各種中等負(fù)荷的工作，大多數(shù)用在固定設(shè)備上。

　　柱塞泵是靠柱塞在缸體柱塞孔中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)造成密封工作容積的變化，實(shí)現(xiàn)吸油和排油的。柱塞泵軸向可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。柱塞泵與其它泵相比工作壓力、容積效率最高，配合精度高，油液泄漏小，有較寬的調(diào)速范圍，由于柱塞泵的主要零件均受壓，材料強(qiáng)度利用充分，使用壽命較長(zhǎng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修較困難。柱塞泵常用于大扭矩、低轉(zhuǎn)速的工況，EHB、ABS系統(tǒng)所采用的泵大多為柱塞泵。

　　選取液壓泵時(shí)，額定壓力和最大流量是所要考慮的主要因素。液壓泵的額定壓力是指泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力Pb，其大小應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)管路中最高工作壓力Pv來(lái)選取。

　　液壓泵最高壓力的計(jì)算：

　　取Pb =17MPa

　　Pv：電機(jī)泵的最大工作壓力;

　　∑ΔP：沿程的壓力損失。由于EHB系統(tǒng)管路復(fù)雜，并且系統(tǒng)中閥類元件眾多，我們?nèi)?sum;ΔP=0.5MPa.

　　泵的最大供油量的選?。?/p>

　　EHB系統(tǒng)有蓄能器作為動(dòng)力源，泵的最大供油量等于一個(gè)工作循環(huán)中平均流量與回路泄漏量之和，其值為

　　Qi：第i階段所需流量;

　　T：液壓系統(tǒng)的工作周期;

　　K：泄漏系數(shù)，一般取K = 1.2;

　　ti：第i階段所持續(xù)的時(shí)間;

　　n：一個(gè)工作循環(huán)有多少個(gè)階段數(shù)。

　　根據(jù)其工作工況對(duì)其進(jìn)行理想化，確定其最大流量即可，假設(shè)在一個(gè)工作周期內(nèi)只有一個(gè)工作循環(huán)階段t，T =4s

　　液壓泵的最大流量為：

　　取:Qb =0.5L/min

　　3電機(jī)的選擇

　　在液壓系統(tǒng)中，我們多選用高功率的用三相異步電機(jī)，三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本較低，制造容易，運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。通過(guò)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)液壓泵為蓄能器提供能量，所以電機(jī)的功率應(yīng)按油泵的驅(qū)動(dòng)功率來(lái)計(jì)算。

　　?。篜n =0.2kw

　　Pb：泵的額定壓力( MPa )，

　　Qb：泵的額定流量( L / min)，

　　η：泵的總效率(容積效率與機(jī)械效率之積)一般取0.8

　　根據(jù)以上所得的參數(shù)，我們采用驅(qū)動(dòng)功率為0.2kw，最大流量為0.5 L / min，額定工作壓力為17MPa的電機(jī)泵。實(shí)物圖如圖3.6所示：

　　4單向閥的選擇

　　單向閥主要可分為液控單向閥和普通單向閥兩種。單向閥主要作用是使油液?jiǎn)畏较蛄鲃?dòng)，反向截至。EHB系統(tǒng)的單向閥裝在液壓泵的出液端與蓄能器進(jìn)液端之間，單向閥的主要作用是當(dāng)電動(dòng)泵給蓄能器儲(chǔ)能時(shí)，防止系統(tǒng)的油液回流，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載突變時(shí)，系統(tǒng)壓力會(huì)反向傳給液壓泵，避免泵反轉(zhuǎn)或損壞，對(duì)液壓泵起到保護(hù)的作用。本系統(tǒng)采用的是球閥式單向閥，其主要性能要求：

　　(1)單向閥的開(kāi)啟壓力要與液壓系統(tǒng)相匹配;

　　(2)無(wú)泄漏，反向密封性好;

　　(3)正向流動(dòng)時(shí)阻力小，壓力損失要小;

　　(4)動(dòng)作要靈敏。

　　按前面確定和Qv來(lái)確定其公稱壓力和公稱流量。為此我們采用A-H10L直通單向閥。主要參數(shù)如表3.2

　　5溢流閥的選擇

　　溢流閥主要作用是維持液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)溢流閥設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)啟，使多余的油液流進(jìn)儲(chǔ)液杯，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定壓力、調(diào)節(jié)壓力或限制壓力的作用。選擇溢流閥時(shí)要求溢流閥調(diào)壓范圍大，動(dòng)作靈敏，過(guò)流能力大，噪聲小。溢流閥分為直動(dòng)型溢流閥和先導(dǎo)型溢流閥，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但控制壓力受溢流閥流量影響大，多用于低壓小流量條件下，后者雖結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，加工精度較高，但是溢流閥穩(wěn)定，過(guò)流面積大，噪聲小，耐高壓。EHB系統(tǒng)中溢流閥設(shè)置在儲(chǔ)油杯和蓄能器之間，主要對(duì)蓄能器起過(guò)載保護(hù)作用，當(dāng)蓄能器中的壓力過(guò)高，超過(guò)了蓄能器許用壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)啟使多余的油須經(jīng)溢流閥流回儲(chǔ)油杯，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄能器的壓力卸載。通過(guò)調(diào)節(jié)溢流閥彈簧的預(yù)緊壓力，也就等于調(diào)節(jié)了系統(tǒng)的最高工作壓力。

　　溢流閥的壓力和流量是選取溢流閥時(shí)主要參照的兩個(gè)參數(shù)，壓力按管路最大壓力來(lái)選取，流量按液壓泵的最大流量來(lái)選取。為此我們選取HY-H10溢流閥。其可靠性高，性能穩(wěn)定，體積小重量輕，使用維修方便。

　　3.2.2液壓控制單元

　　液壓控制單元主要由四套結(jié)構(gòu)相同的分別控制各自制動(dòng)器的增壓高速開(kāi)關(guān)電磁閥、減壓高速開(kāi)關(guān)電磁閥、以及制動(dòng)器等部分組成。在制動(dòng)過(guò)程中，輪缸的壓力通過(guò)對(duì)進(jìn)液端的增壓高速開(kāi)關(guān)閥和出液端的減壓高速開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行的脈寬調(diào)制PWM(Pulse Width Modulation)方式控制，由電子控制單元產(chǎn)生脈沖信號(hào)，高速開(kāi)關(guān)閥根據(jù)一系列脈沖電信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，在液壓輸出端輸出一系列相應(yīng)的脈沖流量，使輪缸中的制動(dòng)液壓力改變。由于液壓系統(tǒng)的四個(gè)制動(dòng)器之間沒(méi)有直接的聯(lián)系，其壓力之間被獨(dú)立分配，這樣可以利用壓力傳感器的反饋信號(hào)及增壓電磁閥和減壓電磁閥的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)車輪的制動(dòng)力的精確實(shí)時(shí)地控制，為實(shí)現(xiàn)ABS(制動(dòng)防抱死系統(tǒng))、EBD(電子制動(dòng)力分配)、ESP(電子穩(wěn)定性控制)、TCS(牽引力控制系統(tǒng))以及混合動(dòng)力汽車能量回收等功能提供了硬件上的準(zhǔn)備。

　　電磁閥的選擇

　　EHB系統(tǒng)由于要實(shí)現(xiàn)對(duì)流量和壓力的精確控制，開(kāi)關(guān)元件的響應(yīng)速度直接影響到系統(tǒng)的可控性和穩(wěn)定性，所以應(yīng)選擇能夠滿足快速操作要求的電磁閥，高速開(kāi)關(guān)閥采用PWM方法控制，只要控制脈沖頻率，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的連續(xù)控制，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，控制精度高。

　　高速開(kāi)關(guān)閥可分為三位四通閥、兩位三通閥和兩位兩通閥[53]。若采用二位二通閥，輪缸液控回路的進(jìn)液端和出液端分別需要一個(gè)進(jìn)液閥和出液閥，所需的開(kāi)關(guān)閥的數(shù)量多，系統(tǒng)較為復(fù)雜。但由于開(kāi)關(guān)閥體積較小，占用系統(tǒng)空間較小，而且控制邏輯簡(jiǎn)單，電控單元處理起來(lái)響應(yīng)速度較快，因此應(yīng)用廣泛。與二位二通閥相比，三通閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閥芯質(zhì)量大，需要兩級(jí)電流控制，增加了電控單元芯片的處理負(fù)擔(dān)，影響了其響應(yīng)速度。本文所需的電磁閥動(dòng)作靈敏，可靠性高，工作時(shí)沖擊和震動(dòng)小。

　　高速開(kāi)關(guān)閥主要性能指標(biāo)有：

　　(1)額定流量：按v Q確定;

　　(2)額定壓力：按v P確定;

　　(3)額定電壓：應(yīng)與車載電源相匹配;

　　(4)反映電磁閥特性的是它的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間：由此可得出其截止頻率，是其獲得完全響應(yīng)的最高頻率，反映了高速開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)速度，啟閉時(shí)間越短越好，直接影響著調(diào)制頻率的選用，其值越高，調(diào)制頻率越大，響應(yīng)越快，線性區(qū)越寬;

　　(5)占空比可調(diào)范圍：高速開(kāi)關(guān)閥閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)存在一定的滯后時(shí)間，因此占空比范圍越大越好;

　　(6)重復(fù)精度：這項(xiàng)指標(biāo)決定了閥對(duì)流量或壓力控制的精度。

　　對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥來(lái)說(shuō)，其額定電壓應(yīng)與車載電源相匹配;系統(tǒng)通過(guò)閥的最大流量和最高工作壓力是主要的性能指標(biāo)，按前面確定的系統(tǒng)最高工作壓力Pv與來(lái)確定額定流量Qv.由于我們選擇的制動(dòng)系統(tǒng)的輪缸是前盤后鼓的形式，盤式制動(dòng)器的輪缸體積較大，所以液壓管路中流量較大，我們以前輪液壓管路的流量為依據(jù)。

　　高速開(kāi)關(guān)閥的額定壓力Pv=16 MPa，額定流量Qv = 2.3L/ min.

　　根據(jù)上述參數(shù)，本文選取HSV系列高速開(kāi)關(guān)閥系額定壓力Pv=16 MPaa，額定流量Qv = 2.3L/ min，其開(kāi)啟時(shí)間為3 .5ms，關(guān)閉時(shí)間為2. 5ms.本實(shí)驗(yàn)臺(tái)將四路進(jìn)液增壓閥，和四路回液減壓閥，以及四個(gè)壓力傳感器集成在HCU上面。實(shí)物圖如圖3.7所示

　　閥體說(shuō)明如圖3.8所示：1號(hào)通道接前輪的左右輪缸;2號(hào)通道接后輪的左右輪缸;3號(hào)通道接蓄能器;4號(hào)通道接油杯;5號(hào)通道接主缸;6號(hào)接壓力傳感器。

　　電磁閥通電電壓均為12V;壓力傳感器參數(shù)：0.5V~4.5V，對(duì)應(yīng)0~15Mpa;

　　紅線：電源+5V，黑線：電源地;藍(lán)線：信號(hào)線。