基于液黏传动的机电液耦合系统动态匹配特性及控制策略研究
发布时间：2021-07-06 19:54
液黏传动被广泛应用于风机、水泵的无级调速和刮板输送机、带式输送机的软启动,具有过载保护、冲击小、高效率和高可靠性等特点,对大功率设备的节能起着重要的作用。本文针对矿用重型刮板输送机,围绕可控启动装置的转矩特性、匹配特性、控制策略及功率平衡等关键技术难题,对基于液黏传动的刮板输送机机电液耦合系统的动态匹配特性和控制策略进行理论分析和试验研究,以期达到利用电机峰值转矩和转动惯量实现重载启动、改善启动性能和多机驱动功率平衡的目的。针对可控启动装置的转矩特性,建立了纯油膜剪切阶段变黏度下摩擦副油膜剪切转矩模型,分析了油膜剪切阶段的流场特性和工作油流量变化对油膜剪切转矩的影响规律;基于混合摩擦阶段油膜压力模型和微凸峰接触压力模型,得到了混合摩擦阶段的转矩特性。结合驱动电机和齿轮传动转矩特性,建立了可控启动装置转矩平衡方程,得到了液黏传动在启动过程的瞬态转矩特性,为软启动匹配特性和控制规律研究提供理论依据。为了研究可控启动装置耦合系统的匹配特性,分析了刮板输送机启动工况的载荷特性,揭示了速度变化对刮板输送机启动特性的影响规律。依据建立的可控启动装置启动过程的瞬态转矩模型,得到了重载启动工况的负载转...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
可控启动装置输出部分Fig.1.2Splineofcontrollablestarttransmissionoutput
太原理工大学博士研究生学位论文4同负载下对刮板输送机进行软启动，这就对软启动技术提出更高的要求。可控启动装置液黏传动可充分利用电机最大峰值扭矩和输入端转动惯量实现刮板输送机软启动功能，通过液黏传动对驱动系统输出转矩和转速进行控制。在软启动过程中，液黏传动控制油压规律和启动时间对软启动性能产生较大的影响，因此有必要对刮板输送机软启动性能进行优化研究，以获得在不同工况下的最优启动时间和控制方案。在刮板输送机多机驱动下，系统调节电液伺服系统伺服阀的开口大小来控制液黏传动控制油压力和输出转矩，进而对刮板输送机软启动性能和功率平衡产生影响。由于刮板输送机上的负载分布不均匀且落煤具有的不稳定性，这就对电液伺服控制系统提出更高的要求使其能够进行快速响应，控制液黏传动的输出转矩，达到刮板输送机的智能化和自动化要求。因此，提高电液伺服系统的响应特性，准确地分析机电液耦合系统的数学模型和控制特性是保证刮板输送机带载软启动和功率平衡的关键。本课题拟围绕重载刮板输送机可控启动装置软启动存在的关键科学问题，从机电液耦合系统动态匹配特性和控制规律入手展开研究，对完善控制系统设计、改善可控启动性能、提高设备开机率以及推动煤机行业的发展具有重要意义。1.2可控启动装置系统概述可控启动装置（ControlledStartTransmission，简称CST）是机械减速器与液压控制相结合的软启动特性可控传输系统，它具有优良的启动、停车、调速和功率平衡性能，是重型刮板输送机和长距离带式输送机上理想的动力传输装置。图1.4刮板输送机可控启动装置Fig.1.4Controlledstarttransmissionforscraperconveyor
太原理工大学博士研究生学位论文23著的等效热耗散。图2.5摩擦片油道温度分布Fig.2.5Temperaturedistributioninoilchanneloffrictionplate从图2.6可以看出，不同流量下温升变化明显，随着入口流量增大，流场温升范围越小，摩擦产生的热量随着润滑油流出，油槽的冷却能力增大，流场温度的升高幅度也会减校同时，润滑油流量大时油槽对油路降温的影响减弱，油槽温度波动减校0.250.260.270.280.290.300.310.320.330.3430323436384042444648温度tc/℃半径r/m2.4L/min4.8L/min9.6L/min图2.6变流量温度曲线Fig.2.6Temperaturecurveofvariableflow由此可知，摩擦副的温度变化取决于摩擦副的流量，润滑油的动力黏度直接受温度变化的影响。因此，摩擦副的流量对输出转矩有影响。假设可控启动装置中每个摩擦副在液黏传动纯油膜剪切阶段具有相同的油膜厚度。在摩擦副旋转过程中，摩擦片和对偶钢片之间存在润滑油。忽略摩擦片和对偶钢片吸收的热量，认为油膜剪切产生的热量被工作油吸收和带走。根据图2.7的温度数
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重型刮板输送机在8m大采高工作面的研发与应用[J]. 王力军,王伟. 煤炭科学技术. 2018(S2)
[2]刮板输送机的动态特性分析[J]. 毛君,杨辛未,陈洪月,宋秋爽. 机械设计. 2018(06)
[3]刮板输送机载荷谱模拟新方法及模拟系统开发[J]. 毛君,谢春雪,刘治翔,谢苗. 机械科学与技术. 2017(10)
[4]刮板输送机首尾电动机功率平衡控制研究[J]. 毛君,曹昊,谢苗. 煤炭科学技术. 2017(02)
[5]双驱动刮板输送机功率智能协调控制系统研究[J]. 张强,周曰勇,吴泽洋,吴泽光,曾小舟. 煤矿机械. 2016(12)
[6]基于MATLAB-AMESim的电液伺服系统模糊PID控制[J]. 付甜甜,朱玉川,顾亚军. 机床与液压. 2016(20)
[7]可控起动装置电液伺服系统控制策略研究[J]. 刘伟,廉自生,李志忠,李隆,崔红伟. 液压与气动. 2016(08)
[8]刮板输送机用可控启动传输装置控制系统仿真研究[J]. 王亚滨,廉自生,崔红伟. 工矿自动化. 2016(07)
[9]重型刮板输送机链传动系统负荷启动刚柔耦合接触动力学特性分析[J]. 王学文,王淑平,龙日升,杨兆建,刘广鹏. 振动与冲击. 2016(11)
[10]刮板输送机功率协调与载荷均衡控制研究[J]. 周书颖,曾羿博,周娟,于月森,左官芳. 煤矿安全. 2016(05)
博士论文
[1]液粘调速离合器启动稳定性及动力传递机理研究[D]. 崔建中.江苏大学 2015
[2]刮板输送机力学系统分析及实验研究[D]. 胡登高.中国矿业大学(北京) 2016
[3]基于粘性耦合的TBM刀盘驱动系统脱困技术研究[D]. 廖湘平.浙江大学 2016
[4]液黏调速离合器摩擦副转矩特性研究[D]. 崔红伟.北京理工大学 2014
[5]温度场及变形界面对液粘传动特性影响规律的研究[D]. 谢方伟.中国矿业大学 2010
[6]液体粘性传动调速起动及其控制技术研究[D]. 孟庆睿.中国矿业大学 2008
[7]刮板输送机动力学行为分析与控制理论研究[D]. 毛君.辽宁工程技术大学 2006
硕士论文
[1]刮板输送机中部槽动态承载特性及耐磨性能研究[D]. 杨晓冰.太原理工大学 2018
[2]六索并联机器人控制算法研究[D]. 李轲冉.吉林大学 2016
[3]基于模糊PID的水下机器人运动控制[D]. 尹梦舒.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]长距离大功率带式输送机的电控设计[D]. 刘大阳.大连理工大学 2014
[5]基于模糊神经网络的多电机功率平衡控制研究[D]. 杨光辉.中国矿业大学 2014
[6]长距离带式输送机多电机驱动功率平衡的研究[D]. 王广阔.合肥工业大学 2011
[7]重型刮板输送机负载特性分析与耦合系统仿真[D]. 王爱民.太原理工大学 2009
本文编号：3268873
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
可控启动装置输出部分Fig.1.2Splineofcontrollablestarttransmissionoutput
太原理工大学博士研究生学位论文4同负载下对刮板输送机进行软启动，这就对软启动技术提出更高的要求。可控启动装置液黏传动可充分利用电机最大峰值扭矩和输入端转动惯量实现刮板输送机软启动功能，通过液黏传动对驱动系统输出转矩和转速进行控制。在软启动过程中，液黏传动控制油压规律和启动时间对软启动性能产生较大的影响，因此有必要对刮板输送机软启动性能进行优化研究，以获得在不同工况下的最优启动时间和控制方案。在刮板输送机多机驱动下，系统调节电液伺服系统伺服阀的开口大小来控制液黏传动控制油压力和输出转矩，进而对刮板输送机软启动性能和功率平衡产生影响。由于刮板输送机上的负载分布不均匀且落煤具有的不稳定性，这就对电液伺服控制系统提出更高的要求使其能够进行快速响应，控制液黏传动的输出转矩，达到刮板输送机的智能化和自动化要求。因此，提高电液伺服系统的响应特性，准确地分析机电液耦合系统的数学模型和控制特性是保证刮板输送机带载软启动和功率平衡的关键。本课题拟围绕重载刮板输送机可控启动装置软启动存在的关键科学问题，从机电液耦合系统动态匹配特性和控制规律入手展开研究，对完善控制系统设计、改善可控启动性能、提高设备开机率以及推动煤机行业的发展具有重要意义。1.2可控启动装置系统概述可控启动装置（ControlledStartTransmission，简称CST）是机械减速器与液压控制相结合的软启动特性可控传输系统，它具有优良的启动、停车、调速和功率平衡性能，是重型刮板输送机和长距离带式输送机上理想的动力传输装置。图1.4刮板输送机可控启动装置Fig.1.4Controlledstarttransmissionforscraperconveyor
太原理工大学博士研究生学位论文23著的等效热耗散。图2.5摩擦片油道温度分布Fig.2.5Temperaturedistributioninoilchanneloffrictionplate从图2.6可以看出，不同流量下温升变化明显，随着入口流量增大，流场温升范围越小，摩擦产生的热量随着润滑油流出，油槽的冷却能力增大，流场温度的升高幅度也会减校同时，润滑油流量大时油槽对油路降温的影响减弱，油槽温度波动减校0.250.260.270.280.290.300.310.320.330.3430323436384042444648温度tc/℃半径r/m2.4L/min4.8L/min9.6L/min图2.6变流量温度曲线Fig.2.6Temperaturecurveofvariableflow由此可知，摩擦副的温度变化取决于摩擦副的流量，润滑油的动力黏度直接受温度变化的影响。因此，摩擦副的流量对输出转矩有影响。假设可控启动装置中每个摩擦副在液黏传动纯油膜剪切阶段具有相同的油膜厚度。在摩擦副旋转过程中，摩擦片和对偶钢片之间存在润滑油。忽略摩擦片和对偶钢片吸收的热量，认为油膜剪切产生的热量被工作油吸收和带走。根据图2.7的温度数
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重型刮板输送机在8m大采高工作面的研发与应用[J]. 王力军,王伟. 煤炭科学技术. 2018(S2)
[2]刮板输送机的动态特性分析[J]. 毛君,杨辛未,陈洪月,宋秋爽. 机械设计. 2018(06)
[3]刮板输送机载荷谱模拟新方法及模拟系统开发[J]. 毛君,谢春雪,刘治翔,谢苗. 机械科学与技术. 2017(10)
[4]刮板输送机首尾电动机功率平衡控制研究[J]. 毛君,曹昊,谢苗. 煤炭科学技术. 2017(02)
[5]双驱动刮板输送机功率智能协调控制系统研究[J]. 张强,周曰勇,吴泽洋,吴泽光,曾小舟. 煤矿机械. 2016(12)
[6]基于MATLAB-AMESim的电液伺服系统模糊PID控制[J]. 付甜甜,朱玉川,顾亚军. 机床与液压. 2016(20)
[7]可控起动装置电液伺服系统控制策略研究[J]. 刘伟,廉自生,李志忠,李隆,崔红伟. 液压与气动. 2016(08)
[8]刮板输送机用可控启动传输装置控制系统仿真研究[J]. 王亚滨,廉自生,崔红伟. 工矿自动化. 2016(07)
[9]重型刮板输送机链传动系统负荷启动刚柔耦合接触动力学特性分析[J]. 王学文,王淑平,龙日升,杨兆建,刘广鹏. 振动与冲击. 2016(11)
[10]刮板输送机功率协调与载荷均衡控制研究[J]. 周书颖,曾羿博,周娟,于月森,左官芳. 煤矿安全. 2016(05)
博士论文
[1]液粘调速离合器启动稳定性及动力传递机理研究[D]. 崔建中.江苏大学 2015
[2]刮板输送机力学系统分析及实验研究[D]. 胡登高.中国矿业大学(北京) 2016
[3]基于粘性耦合的TBM刀盘驱动系统脱困技术研究[D]. 廖湘平.浙江大学 2016
[4]液黏调速离合器摩擦副转矩特性研究[D]. 崔红伟.北京理工大学 2014
[5]温度场及变形界面对液粘传动特性影响规律的研究[D]. 谢方伟.中国矿业大学 2010
[6]液体粘性传动调速起动及其控制技术研究[D]. 孟庆睿.中国矿业大学 2008
[7]刮板输送机动力学行为分析与控制理论研究[D]. 毛君.辽宁工程技术大学 2006
硕士论文
[1]刮板输送机中部槽动态承载特性及耐磨性能研究[D]. 杨晓冰.太原理工大学 2018
[2]六索并联机器人控制算法研究[D]. 李轲冉.吉林大学 2016
[3]基于模糊PID的水下机器人运动控制[D]. 尹梦舒.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[4]长距离大功率带式输送机的电控设计[D]. 刘大阳.大连理工大学 2014
[5]基于模糊神经网络的多电机功率平衡控制研究[D]. 杨光辉.中国矿业大学 2014
[6]长距离带式输送机多电机驱动功率平衡的研究[D]. 王广阔.合肥工业大学 2011
[7]重型刮板输送机负载特性分析与耦合系统仿真[D]. 王爱民.太原理工大学 2009
本文编号：3268873
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