數(shù)字配流與調(diào)速式低速大扭矩液壓馬達(dá)及其特性研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文數(shù)字配流與調(diào)速式低速大扭矩液壓馬達(dá)及其特性研究姓名：泮健申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師：朱向陽；施光林201105上海交通大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文采用RBF(gadicalBasisFunction)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所使用的高速電磁開關(guān)閥進(jìn)行了模型辨識，建立了以PWM控制信號頻率、占空比為輸入，高速電磁開關(guān)閥流量為輸出的模型。結(jié)合液壓馬達(dá)本體柱塞腔的運(yùn)動(dòng)學(xué)與排量分析，得出了新型液壓馬達(dá)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型。在液

2、壓馬達(dá)各個(gè)柱塞腔受力分析的基礎(chǔ)上，分角度區(qū)間研究了高壓油從通過高速電磁開關(guān)閥到最終形成合扭矩推動(dòng)液壓馬達(dá)曲軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)過程，并使用Laplace極限定理法對模型中與液壓馬達(dá)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行了辨識，最終建立了新型液壓馬達(dá)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，為新型液壓馬達(dá)特性的仿真與分析提供理論依據(jù)。3)進(jìn)行了新型液壓馬達(dá)配流特性及其影響因素的仿真分析基于所建立的新型液壓馬達(dá)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為例，詳細(xì)分析了新型液壓馬達(dá)配流特性的影響因素，主要包括柱

3、塞腔初始控制體積，絕對值角度編碼器以及高速電磁開關(guān)閥三個(gè)方面。柱塞腔初始控制體積主要影響配流過程中各個(gè)切換區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的范圍；絕對值角度編碼器的分辨率對配流過程中角度切換點(diǎn)有著明顯的影響；絕對值角度編碼器初始安裝角度的偏差主要影響了配流過程中的總驅(qū)動(dòng)扭矩，從而帶來新型液壓馬達(dá)帶載能力的變化；在高速電磁開關(guān)閥方面，研究了不同開啟與關(guān)閉延遲時(shí)間以及流量特性差異對配流特性的影響。最后對比了逆時(shí)針和順時(shí)針配流過程，并分析了配流狀態(tài)切換過程。配

4、流特性的仿真分析結(jié)論為新型液壓馬達(dá)的樣機(jī)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。4)開展了新型液壓馬達(dá)調(diào)速特性與低速特性的仿真分析基于所建立的新型液壓馬達(dá)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，初步研究了新型液壓馬達(dá)的調(diào)速特性，給出了不同控制信號占空比下液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速隨液壓馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。針對由于柱塞腔數(shù)目變化導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速突變問題，提出了一種匹配高速電磁開關(guān)閥控制信號占空比的補(bǔ)償方案。在新型液壓馬達(dá)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為例，仿真分析了高速電磁開關(guān)閥占空比與開

5、關(guān)頻率，粘性阻尼系數(shù)與負(fù)載慣量以及外負(fù)載扭矩等因素對調(diào)速特性的影響。此外，還結(jié)合低速域液壓馬達(dá)摩擦扭矩非線性特性研究了新型液壓馬達(dá)的低速特性。從而從理論上驗(yàn)證了新型液壓馬達(dá)具有更為方便的調(diào)速方式以及更小的最低轉(zhuǎn)速。對調(diào)速特性與低速特性的仿真分析進(jìn)一步展示了新型液壓馬達(dá)區(qū)別子傳統(tǒng)液壓馬達(dá)的優(yōu)良特性，為后續(xù)新型液壓馬達(dá)樣機(jī)的開發(fā)與實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)。5)研制了新型液壓馬達(dá)樣機(jī)及其測控系統(tǒng)在考慮額定流量與壓力以及開啟與關(guān)閉延遲時(shí)間等因素后，選擇了合