二次调节静液传动系统与传统静液传动系统相比,其优点是更便于控制,能在四个象限中工作,可在不转变能量形式情况下回收能量,进行能量的存储,利用液压蓄能器加速可大大提高加速功率,且系统中无压力峰值,由于一次元件和二次元件分开安装,可通过一个泵站给多个液压动力元件提供油源,减少了冷却费用,设备的制造成本降低,系统效率高。
为了使不具备双向无级变量能力的液压马达和往复运动的液压缸也能在二次调节系统的恒压网络中运行,出现了利用二次调节技术的“液压变压器”,它类似于电力变压器,用来匹配用户对系统压力和流量的不同需求,从而实现液压系统的功率匹配。
二次调节静液传动与电力传动相比,具有闭环控制动态响应快、功率密度高、重量轻、安装空间小等优点。
由于二次调节静液传动系统具有许多优点,使它在很多领域得到广泛应用。国外已将其成功应用于造船工业、钢铁工业、大型试验台、车辆传动等领域。奔驰汽车公司已将二次调节技术应用于无人驾驶运输系统中的行驶驱动。
二次调节系统是由德国汉堡国防科技大学的Nikolaus于1977年提出的,主要集中于恒压网络元件的控制策略和元件本身。在二次调节静液传动中,二次元件能无损耗地从恒压网络获取能量,可以接多个互不相关的负载,实现系统制动能和重物势能的回收与重新利用。
二次调节静液传动系统的组成如图4-25所示。主要由二次元件7、变量液压缸8、电液伺服阀9等组成。恒压油源部分由溢流阀10、恒压变量泵(一次元件)3和液压蓄能器6组成。(www.daowen.com)
二次调节系统的工作原理就是通过改变二次元件的排量来适应外负载转矩的变化,直至变量缸的两端达到力平衡为止。这种调节在输出区的二次元件上进行,调节功能通过二次元件自身闭环反馈控制来实现,不改变系统的工作压力。在液压系统中,对液压能与机械能互相转换的液压元件进行调节来实现能量转换和传递。通过调节可逆式轴向柱塞元件(二次元件)的斜盘摆角来适应外负载的转速、转角、转矩或功率的变化。这一点类似于电力传动系统,它们都是在恒压网络中传递能量。它以改变能量的形式或不改变能量的形式来存储能量,这部分能量可由蓄能器储存,蓄能器储存液压能的功能,一方面可以满足间歇性大功率的需要,由此来提高系统的工作效率;另一方面,油源采用恒压源加蓄能器,可以防止系统出现压力峰值,减少压力波动;因为能源管路中没有节流元件,理论上二次元件可以无损失地从恒压网络获得能量,从而提高系统效率。
图4-25 二次调节系统的基本组成原理图
1—油箱 2—滤油器 3—一次元件 4—电动机 5—单向阀 6—液压蓄能器 7—二次元件 8—变量液压缸 9—电液伺服阀 10—溢流阀
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