電控斜軸柱塞式液壓變壓器的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、液壓變壓器是在液壓傳動中能夠?qū)崿F(xiàn)壓力轉(zhuǎn)換的一種液壓元件。它相當(dāng)于壓力轉(zhuǎn)換器，通過液壓變壓器可以使液壓執(zhí)行元件（定量液壓馬達(dá)、液壓缸）從壓力耦聯(lián)的液壓恒壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中無節(jié)流損失地獲取能量。液壓變壓器的出現(xiàn)擴(kuò)大了二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)的工作原理決定了其負(fù)載端應(yīng)該是變量執(zhí)行元件。在驅(qū)動直線負(fù)載工況下，由于液壓缸的活塞面積難以變化，所以在工程上常采用液壓閥來進(jìn)行控制，這種控制方法引入了節(jié)流損失且系統(tǒng)效率低，這使傳統(tǒng)型

2、液壓變壓器的應(yīng)用受到了限制。對于解決該問題比較合適的方案是采用新型液壓變壓器來進(jìn)行控制，即沒有理論上的節(jié)流損失，又能夠進(jìn)行能量的回收與利用，為提高液壓系統(tǒng)的效率提供了一條非常有效的途徑，因此開展對新型液壓變壓器的研究具有十分重要的意義。
　　在查閱大量國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了國內(nèi)外液壓變壓器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析了液壓變壓器的特點(diǎn)，闡述了液壓變壓器的關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀，對液壓變壓器的應(yīng)用范圍作了介紹，針對目前手動型液壓變

3、壓器變壓頻率低以及變壓精度的局限性，研制出電控斜軸柱塞式液壓變壓器。
　　依據(jù)液壓變壓器的工作原理，對液壓變壓器的特性進(jìn)行了分析，建立了液壓變壓器流量、轉(zhuǎn)矩和變壓比的公式，為液壓變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真分析提供了理論依據(jù)。
　　電控斜軸柱塞式液壓變壓器驅(qū)動的直線負(fù)載系統(tǒng)由三大子系統(tǒng)組成，即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、交流同步電機(jī)伺服調(diào)速系統(tǒng)以及液壓變壓器控制液壓缸動力機(jī)構(gòu)，分別建立了三大子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　為便于分析液壓變壓器的

4、工作原理，提出了液壓變壓器平衡角的定義，并建立了液壓變壓器平衡角的公式。結(jié)合三大子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，建立了液壓變壓器控制角的數(shù)學(xué)模型以及液壓變壓器驅(qū)動直線負(fù)載系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　為滿足新型伺服系統(tǒng)的需求，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，完成電控斜軸柱塞式液壓變壓器的設(shè)計(jì)以及裝配和調(diào)試，研制出可實(shí)現(xiàn)變壓比范圍為[0，2]的電控斜軸柱塞式液壓變壓器原理樣機(jī)。
　　結(jié)合“負(fù)負(fù)載”的概念，分析液壓變壓器四個象限工作的特性，并對液壓變壓器

5、“負(fù)載驅(qū)動”和“驅(qū)動負(fù)載”工況下，液壓變壓器驅(qū)動直線負(fù)載系統(tǒng)中液壓恒壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)壓力、液壓蓄能器流量、液壓變壓器控制角、能量回收和再利用效率進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明液壓變壓器驅(qū)動直線負(fù)載系統(tǒng)具有回收和再利用負(fù)載重力勢能的能力。
　　針對液壓變壓器本身的復(fù)雜非線性特性，提出采用模糊自適應(yīng)整定 PID控制策略，并針對液壓變壓器驅(qū)動直線負(fù)載位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果證明該策略能較好地補(bǔ)償液壓變壓器的非線性特性，并可提高系統(tǒng)