斜盘式液压泵及马达设计(含图纸).doc

·1绪论 1.1液压系统调速控制的现状 在液压控制系统中常常需要对液压泵或液压缸等元件进行调节,来满足工程实际应用的要求,传统的调节方式是人工操作的,如手动变量泵的手动调节方式等。随着电液控制技术的发展,大量数字液压元件和电子元件的广泛运用,使得电液控制系统实现数字化控制极为方便。如前所述,高速开关电磁阀是20世纪80年代发展起来的新型数字阀,国内外学者对高速开关阀及由其构成的电液控制系统进行了深入的研究,取得了令人鼓舞的成果. 液压泵输出控制。液压泵的变量调节机构常常采用机械式或纯液压式结构,一般情况下,能够按照系统的要求控制液压泵的流量和压力,但也存在一些固有的局限性。 　　　1.对于工程机械和机床设备的液压系统,采用微计算机控制日益广泛,这些控制器要求电信号和液压系统之间的信号转换接口,而纯液压或机械式调节机构很难适应这种要求。 　　　2.如果负载需要液压泵输出的流量和压力变化比较大,采用纯液压或机械式调节机构将会使液压泵的结构复杂化,而且往往达不到最佳控制效果。 　　　3.液压泵的液压或机械调节机构在泵控制特性、适应性、可靠性以及产品质量等方面很难达到最佳。 　　　4.机械或纯液压调节机构使液压泵的远程控制不但价格昂贵、结构笨重,而且控制特性存在严重的容积滞后,严重时可能造成系统不稳定。 　　　由于这些局限性,在计算机技术和电子器件日益广泛应用的今天,人们不断地致力于液压泵电液控制技术的研究,以求避免上述缺点。 在恒压变量泵系统中,当负载压力与恒压泵调整压力之比愈小时,恒压泵系统效率愈低,如能根据在系统工作过程中不同的负载要求,设计成负载压力和流量有多级,而又在系统工作过程中能自动转换或进行远距离调整的恒压变量泵,将使恒压变量泵能适用于更复杂的系统和达到最佳的节能效果,可实现恒压变量泵输出工作参数的无级控制.针对当前电液控制领域的研究热点,笔者提出了基于高速开关电磁阀控制的新型变量伺服机构,通过计算机采用脉冲宽度调制技术和相关控制策略,实现了恒压变量泵与负载系统耦合时,泵的输出工作参数无级调节控制. 1.2液压PWM控制原理 　　　液压脉冲宽度控制所用的阀类元件及电气回路比其它控制方式简单,而且与计算机(单片机)的适应性较好。 基于高速开关阀的液压控制系统,运用脉冲宽度调制技术,实现微机电液数字控制。PWM技术是电脉冲调制的方法之一,它可对应于输入信号,对具有固定周期的电脉冲信号进行脉冲宽度调制,故称之为脉宽调制。 调制信号可以由微机(或单片机)产生,也可由振荡电路产生。 由高速开关阀构成的液压控制系统,与伺服阀及比例阀的连续控制方式不同,而采用脉冲流量控制方式。阀直接根据一系列脉冲电信号进行开关动作,在出口输出一系列相应的脉冲流, 通过脉冲流来控制液压系统的液压泵的流量的改变进而通过液压马达来实现无级调速。 1.3脉宽调速控制的发展 　　在液压控制系统领域,最早引入PWM技术的是美国Lo gn Hop kins大学的应用物理实验室,1959年出现了第一个液压PWM控制的开关电液伺服系统。 Goldstein ( 1968年) 、Hess ( 1972年) 、Mansfield (1981年) 、Parker (1981年) 等人的研究开发,获得了一些有关电液开关PWM控制的研究成果。近年来,由高速开关阀构成的各种电液PWM数字压力、流量、位置及速度控制系统有了较大的发展。如液压泵排量的PWM控制、汽车主动悬架的PWM控制、液压缸位置的PWM最优控制、开关定压网络油马达的PWM控制以及内燃机全电子燃油喷射系统的PWM控制等。 　　　在机电液一体化的应用和发展中,电液控制阀及其数字控制技术起着越来越重要的作用。电液控制阀大体可分为电液伺服阀、电液比例阀和高速开关电磁阀3类,其中高速开关阀由于具有极高的响应速度、结构紧凑、重复性好、工作耐久可靠、抗污染能力强以及价格便宜等优点,因而引起了人们的关注。1990年初,我国贵州红林机械集团公司与美国B KM公司联合,成功研制了工作频率可达200 Hz的HSV系列高速开关电磁阀。随着高速开关电磁阀的出现,各种基于高速开关阀的电液控制系统也日益成为人们研究的热点。在液压PWM控制系统中,由计算机输出PWM信号经过放大器直接控制高速开关阀,通过改变阀的开启和关闭时间,实现对液压系统流量和压力的控制。这种液压控制系统要求高速开关阀具有极高的响应速度和良好的可靠性,而目前工程中常用的液压阀难以满足上述要求。 1.4本课题的研究目的及意义 　　　液压无级变速器在国外的应用己很广泛，从低端的农业、环保机械到高端的工业机器人均有应用。但在国内由于整体制造水平的偏低，以及专利技术的吸收和消化速度太慢，所以导致其发展缓慢。液压无级变速器其环保、高效、易于实现自动化控制、结构紧凑的优点