双作用叶片泵自动变量控制系统研究

作者：匿名　来源：本站原创　发布：2015年1月7日　修改：2015年1月7日　所属分类：行业新闻　访问统计：1719

　双作用叶片泵自动变量控制系统研究（南华大学机械学院，湖南衡阳401）李岚马晓军粗调目的电脑控制电液数字阀，起微调作用。蓄能器的利用，进一步增强了系统的稳定性。

　　引言叶片泵是一种广泛应用在液压系统中的动力元件。应用于液压系统中的叶片泵有单作用式和双作用式两大类。单作用式叶片泵单边输出压力油，其转子、主轴和轴承所受径向力较大，影响使用寿命和压力的提高。但是单作用式叶片泵可以改变泵的输出流量。双作用叶片泵又称平衡式叶片泵，它结构简单，体积小，重量轻，流量均匀，噪声小，寿命长，广泛应用于机床、工程机械、船舶、压铸机和冶金设备中。在工作系统中，执行元件负载通常是变化的，这就要求液压泵为变量泵，要用于系统，必须对其结果进行改进或添加辅助元件，使之成为变量泵。本文利用先进的自动控制系统，运用变频器、电液数字阀等元件，改变了双作用叶片泵的输油量，实现了机、电、液一体化。

　　1双作用叶片泵变量的自动控制原理电机变频调速技术依靠改变供电电源的频率就可以实现对执行机构的速度调节，将电机变频调速技术用于液压系统，可以克服液压系统的一些缺点，如简化液压回路，减少液压系统的能量损失，提高系统效率，降低噪声等。图1是运用变频器、电液数字阀等元件，改变了双作用叶片泵的输油量，从而实现对执行机构的速度调节系统原理图。

　　在不改变传统调速回路中液压元件和液压系统的结构的情况下，靠改变液压泵的转速来调节液压泵输出流量以满足执行元件所需要的速度。当负载所需油量增大时，即给定值增大，流量传感器将实际流量信号传给加法器6，测量值与给定值相比较，得到偏差e，偏差e进入电脑，经电脑分析，得出调节值，进入变频器，变频器输出频率改变，从而改变电机转速，叶片泵转速改变，达到输出油液量的改变的目的。变频器线性度比较好，经变频器调节，液压油流量基本达到设定值。

　　当流量略大于设定值时，由于线性度的影响，变频器无法进一步调节时，数字阀1打开，使极少量的油液流回油箱，变频器起粗调作用，数字调速阀起微调作用同理，当负载所需油液量减小时，经自动调节，同样达到设定值。数字阀可直接与计算机接口连接，不需要数模转换，结构简单、工艺性好、价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功率小。该阀在先导式数字节流阀前串联一个减压阀，并使减压阀阀芯两端分别受节流阀进出口液压控制。该阀的特点是负载压力对自己流量无影响。当负载压力改变而流量不变时，通过数字阀的流量不变，保证负载流量稳定。原理图中蓄能器的作用有，作辅助动力源作紧急动力源补充泄露和保持恒压吸收液压冲击吸收脉动，降低噪声由于蓄能器的存在，系统更加稳定。单向阀的作用是防止油液倒流。

　　1.先导式减压型补偿数字调速阀2.蓄能器3.单向阀4.双作用叶片泵5.变频调速高效电机2变频调速的原理异步电机转速与电源频率、转差率、电机极对数等参数有关变频调速是通过改变电源频率f来调节电动机转速的。

　　双作用叶片泵流量公式机械传动式中B ）） ）转子和叶片的宽度（m）R， r ）））分别为定子曲线的长半径（m）H ）））叶片倾角，即叶片中心线与转子径向线在定子曲线上的交角）））容积效率Z ）））叶片数D ）））叶片厚度联立式（1）、式（2）得式（3）即是流量Q与频率f之间的关系。

　　当电动机及叶片泵选定时， s， P， B， R， r， D， Z， H，都为定值，对上式微分，有式（ 4）是流量Q的变化量与频率f变化量之间的关系。

　　3变频调速节能原理对于泵，由流体动力学理论可知，流体流量与泵转速的一次方成正比其中， Q， n分别表示流量和转速。泵的转矩与转速的二次方成正比，而功率p则与速度二次方成正比，即上述各式中脚标/ 00均表示额定工况参数，对上式求微分，有转速减小时，电机的能耗将以其二次方的速率下降，节能效果非常显著。如流量由100降到70 ，则转速相应降到70，而电机的功率降到34. 3，即节4变频调速系统下电机设计简述传统的异步电机设计模型已经不适应大中型变频调速异步电动机的设计应用。变频调速系统下电机的设计与独立的电机设计不同。其对电机性能的要求有很大的区别。独立的电机的设计注重的是额定运行时功率和功率因数、最大转矩、启动转矩、启动电流、温升以及价格，而变频调速系统下的电机注重的是调速范围内的效率、功率因数、温升以及动态响应性能等自适应模型比传统设计模型更适应于变频调速异步电机的设计，该电机更加高效节能。

　　5结束语双作用叶片泵自动变量控制系统的速度稳定性和节能效果显著。采用了先进的电脑自动控制，实现了机、电、液一体化，自动化程度高蓄能器、变频器以及高频调速系统下新型电机的选用，极大的节约能源，降低噪音，符合节能、环保要求电液数字阀与比例、伺服阀相比，结构简单，工艺性好，价廉、低功耗。这样在液压系统里将传统的定量泵改变成节能型变量泵，使油泵电机的转速与系统所需液压油流量与压力乘积成正比。从而使溢流阀的溢流量降到最小，液压系统的输出与工作机所需动率精确匹配，无高压节流能量损失，达到节能目的。

　　参考文献1何存兴。液压传动与气压传动（第二版） .武汉：华中科技大学出版2刘忠，龙国建。基于高速开关电磁阀技术的压力控制。液压与气动，3邬向东，赵争鸣等。大中型变频调速高效电动机的优化电磁设计。

　　作滑差达1400r/min时，硅油的温度可达260 e以上，所以离合器的设计中，在尽可能选取温度稳定性好的磁流变液的基础上，必须采取措施控制工作间隙中的温升。