双定子泵控非对称液压缸系统研究

发布时间：2020-07-06 18:23

【摘要】：现如今被广泛使用的液压缸主要有对称缸和非对称缸,对称缸两端单独工作所需的流量一致,很容易实现对对称液压缸的容积控制。然而由于非对称缸两端工作面积不等,造成液压缸在伸出和缩回的过程中需要的流量不一致,使得在对非对称缸在两个方向上的运动不成线性关系。此问题为容积式控制非对称缸系统的关键技术难题。本文提出一种容积式控制非对称液压缸的流量补偿方案,从根本上实现对两腔不对称流量的补偿。本文从双定子泵结构特点、工作原理入手,详细的探究了双定子泵在容积式控制非对称缸系统中的可行性。本文首先完成了对双定子泵的设计,确定了核心元件的各项具体参数,并从减振降噪的角度对泵进行了优化。本文提出了三种双定子容积式控制非对称缸系统,三种控制方案均可实现对非对称缸两端不对称流量的补偿。综合比较三种控制方案后,决定选用永磁同步电机驱动双作用滚柱连杆双定子泵的系统作为深入研究对象。在分析了该系统控制原理之后,对电机的数学模型进行构建,探究了永磁同步电机采用矢量控制下的速度调节原理。本文对系统回路的原理进行详细分析,从泵缸连接方式、两种工况、匹配原理等多方面对非对称液压缸两腔不一致流量的补偿原理进行研究。分析了双定子泵的多种泄漏形式,得到了考虑泄漏下双定子泵与非对称缸的实际匹配关系,并对实际流量比进行仿真,得到影响非对称缸参数选择的因素。之后,对系统的各部分数学模型进行构建,对系统的功率消耗情况进行分析。最后确定了实验各项参数,对双定子泵在非对称缸系统的补偿原理进行了验证。双定子泵控制下的非对称液压缸系统获到了与对称液压缸相当的控制效果的同时,简化了系统结构,降低了系统能耗,无溢流节流损失,有突出的节能效果,且具备伺服电机的高响应特性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH137.51
【图文】：

图 1-4 使用液压变压器的系统回路原理图年后，该研究人员又通过利用同轴驱动的两相互独立的伺服变量泵，称缸两端流量差，如图 1-5 所示。图 1-5 串联两伺服变量泵的非对称缸回路了简化回路，降低质量，提高性能，同一时期，德国力士乐公司的 控制压力机上使用了这套系统，取得了较好的效果。1988 年汉堡工业

- 5 -图 1-5 串联两伺服变量泵的非对称缸回路为了简化回路，降低质量，提高性能，同一时期，德国力士乐公司的 FEU在控制压力机上使用了这套系统，取得了较好的效果。1988 年汉堡工业大NTYSYNOVA 率先将直接闭式泵控技术运用在了工程机械中，并且做了大与阀控系统比较，实验证明，这种泵直接控非对称缸系统不但可以很大程回路，将系统的性能大大提高，而且使系统获得了更高的效率，使该技术械上的普及成为可能[21]。20 世纪初期，汉堡工业大学的 Kahmfeld 在前人的思想上，大胆的尝试，设新的泵控非对称缸系统，如图 1-6 所示。在系统中加入了两液控单向阀，对两端的不一致流量进行调节。配合辅助泵的使用完成了对非对称缸两端流偿，该项技术在在注塑机、船用舵机、连铸设备、印刷机上都得到了应用

图 1-6 辅助泵配合液控单向阀的系统这项技术是 1998 年美国一个公司公司申请的一项专利，该系统采用闭环控制用交流伺服电机驱动定量泵，蓄能器配合液控单向阀，使回路中非对称缸两端一致流量得到平衡补偿。同一时期，瑞典大学也对泵控非对称液压缸回路进行多深入研究，并打算将这种控制方式应用在战斗机飞行控制系统中。ApBpM计算机控制系统伺服控制器位移传感器图 1-7 使用液控单向阀的直接闭式泵控系统原理.3.3 国内泵控非对称缸技术的发展

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