多泵多速马达液压基本回路：设计·分析·实验·仿真·实例

双定子系列液压泵与马达是一种新型液压元件，在一个壳体内形成多个相互独立的泵（马达）。对于双定子液压泵来说，可以实现多个相互独立的流量、压力输出；对于双定子液压马达来说，实现了多个相互独立的转速、转矩输出。
本书分别以双定子系列液压泵为动力元件，以双定子系列液压马达为执行机构，组合形成多泵多速马达基本回路，包括多泵多速马达速度控制回路、多泵多速马达压力控制回路和多泵多速马达方向控制回路，并分别对各种回路进行了设计、分析、实例仿真以及实验研究。
本书可为从事液压元件和系统研究、设计制造、使用维修等人员提供技术支持，也可供大中院校机械专业类的师生教学使用和参考，更可作为液压类专业的研究生教材。

刘巧燕，博士毕业于燕山大学机械电子工程专业，现任职于黄淮学院智能制造学院，黄淮学院高端液气密元件研究所所长。先后发表论文20余篇，主持/参与省科技攻关项目3项、河南省高等学校重点科研项目1项。近三年，主持完成了河南省科技攻关计划项目：“双定子多速叶片液压马达关键零部件的研究”（项目编号212102210330，已结题），河南省高等学校重点科研项目：“基于流固耦合理论的双定子液压多速马达工作机理研究”（项目编号22A460023，已结题），主讲液压与气压传动课程入选“黄淮学院课程思政样板课程”。

液压技术具有功率密度大、易于调速与控制等特点，广泛应用于工程机械、农业机械、矿山机械等领域。目前广泛应用在各种行业中的液压传动系统均由单泵（一个壳体内一个转子对应一个定子形成的一个泵）和单马达（一个壳体内一个转子对应一个定子形成的一个马达）组成，这种传动系统在实际的应用中存在着一定的不足。因此，开发新型的液压传动系统是解决实际需求的方法之一。
本书在对液压基本回路进行简单介绍后，分别以双定子系列液压泵为动力元件，以双定子系列液压马达为执行机构，组合形成多泵多速马达方向控制回路、多泵多速马达压力控制回路以及多泵多速马达速度控制回路。通过对不同多泵多速马达液压基本回路进行设计，分析了不同回路的速度负载特性、流量特性、节能性以及回路的功率和效率等；并针对不同的液压回路，进行了实例仿真。最后，以速度控制回路为例，对多泵多速马达液压基本回路进行了实验研究。
书中章节除第1章为液压基本回路概述外，其余章节均为具有自主知识产权的研究内容，涉及的技术属国际、国内首创。其中第1章由闻德生撰写，第2章～第7章由刘巧燕撰写。本书可为从事液压元件及系统研究及设计制造、使用维修等人员提供技术支持，也可供大中专院校机械专业的师生教学使用和参考，更可用于液压类专业的研究生教材，对于提高我国液压基础件的研究水平具有重要的实用价值和指导意义。
此书成形的过程中，得到了国家自然科学基金委员会、河南省科学技术厅和黄淮学院的大力支持，在此一并表示感谢。
由于水平所限，书中不足之处在所难免，欢迎读者批评指正。

著者

第1章 液压基本回路概述001
1.1　方向控制回路002
1.1.1　换向回路002
1.1.2　锁紧回路002
1.2　压力控制回路004
1.2.1　调压回路004
1.2.2　减压回路007
1.2.3　增压回路007
1.2.4　卸荷回路008
1.2.5　平衡回路009
1.3　速度控制回路011
1.3.1　节流调速回路011
1.3.2　容积调速回路011
1.3.3　容积节流调速回路014
1.3.4　其他调速回路014

第2章 多泵多速马达液压传动017
2.1　双定子系列液压泵与马达018
2.1.1　等宽曲线双定子多泵多速马达018
2.1.2　摆动型双定子液压马达018
2.1.3　凸轮型双定子液压马达（泵）020
2.1.4　齿轮型双定子液压马达021
2.1.5　异形滑块双定子轴向柱塞马达022
2.1.6　力平衡型双定子轴向柱塞马达024
2.1.7　双定子径向柱塞马达024
2.2　双定子元件的结构特点与职能符号028
2.2.1　双定子元件的结构特点028
2.2.2　双定子元件的职能符号029
2.3　多泵的连接方式030
2.4　多速马达的连接方式031
2.5　多泵多速马达液压传动原理032

第3章 多泵多速马达速度控制回路034
3.1　定量单泵多速马达速度换接回路035
3.1.1　速度换接回路的构成035
3.1.2　回路的工作原理035
3.1.3　速度换接回路的静态分析038
3.1.4　与传统回路的比较041
3.2　变量单泵定量多速马达闭式液压调速回路042
3.2.1　调速回路的构成042
3.2.2　调速回路的工作原理043
3.2.3　调速回路的静态分析044
3.2.4　与传统回路的比较048
3.3　单作用双定子泵变量单马达容积调速回路048
3.3.1　单溢流阀情况050
3.3.2　双溢流阀情况051
3.4　双作用双定子泵变量单马达容积调速回路053
3.5　多作用定量多泵变量单马达容积调速回路056
3.6　多泵多速马达液压调速回路与传统回路对比057
3.6.1　传统定量单泵变量单马达容积调速回路057
3.6.2　新型回路与传统回路比较059
3.7　变量双定子泵定量双定子马达容积调速回路059
3.8　单泵多速马达速度换接回路仿真实例064
3.8.1　双定子元件的表示方式064
3.8.2　模型建立及参数设置066
3.8.3　仿真结果分析069

第4章 多泵液压缸速度控制回路075
4.1　单作用双定子泵液压缸节流调速回路076
4.1.1　调速回路的构成与原理076
4.1.2　调速回路的静态特性078
4.2　多功能多泵液压缸速度控制回路084
4.2.1　回路的结构与工作原理085
4.2.2　两个液压缸同步工作时回路静态特性088
4.3　与传统回路对比090
4.4　其他新型回路092
4.5　多泵液压缸速度控制回路仿真实例095
4.5.1　模型建立与参数设置095
4.5.2　仿真结果分析097
4.6　多泵多功能回路同步运动的仿真实例099

第5章 多泵多速马达压力控制回路105
5.1　基于多泵的调压回路106
5.1.1　调压回路的原理与特性106
5.1.2　调压回路的节能分析109
5.2　基于多泵多速马达的二级调压回路109
5.2.1　二级调压回路的原理与特性109
5.2.2　二级调压回路的静态特性111
5.3　基于多泵的增压回路114
5.3.1　回路的原理114
5.3.2　回路的节能分析116
5.4　基于多泵的调压回路仿真实例120
5.4.1　模型建立与参数设置120
5.4.2　仿真结果分析121
5.5　不用减压阀的调压回路仿真实例122
5.5.1　模型建立与参数设置122
5.5.2　仿真结果分析126
5.6　多泵多速马达增压回路仿真实例127
5.6.1　模型建立与参数设置127
5.6.2　仿真结果分析130

第6章 多泵多速马达方向控制回路137
6.1　单作用多泵液压缸方向控制回路138
6.1.1　方向控制回路的构成与特点138
6.1.2　方向控制回路的流量和压力141
6.1.3　方向控制回路的效率144
6.1.4　方向控制回路的节能分析145
6.1.5　方向控制回路换向时的液压冲击146
6.2　单作用多泵换向节流回路148
6.2.1　液压缸的速度负载特性150
6.2.2　最大承载能力151
6.2.3　回路的功率和效率152
6.2.4　回路的节能性分析152
6.3　双作用多泵对液压缸的方向控制回路155
6.3.1　回路的构成与特点155
6.3.2　回路的流量特性158
6.3.3　外、内泵排量比c的取值对多泵输出的影响159
6.4　双作用多泵换向节流回路161
6.4.1　回路的组成与特点161
6.4.2　回路的速度负载特性161
6.4.3　回路的节能分析163
6.5　多泵对液压缸的其他方向控制回路166
6.6　多泵对多速马达典型方向控制回路167
6.6.1　回路的组成与特点167
6.6.2　回路中多速马达的转矩和转速170
6.6.3　多速马达的转速/转矩和排量比例系数之间的关系173
6.6.4　回路的功率特性174
6.7　多泵对多速马达的差动方向控制回路177
6.7.1　回路的结构与特点177
6.7.2　回路中多速马达的输出特性179
6.8　多泵对液压缸典型方向控制回路的仿真实例181
6.8.1　回路的建模与参数设置181
6.8.2　仿真结果182
6.9　多泵对多速马达典型方向控制回路的仿真实例186
6.9.1　回路的建模与参数设置186
6.9.2　仿真结果187

第7章 多泵多速马达液压基本回路实验190
7.1　实验内容与方案191
7.2　数据采集与结果分析192

参考文献197