恒压网络二次调节技术是近年来发展的新型静液压传动技术。在二次调节静液压传动中,二次元件能无损耗地从恒压网络获取能量,而且可以接多个互不相关的负载,实现系统制动能和重力势能的回收与重新利用。
对于驱动恒压网络二次调节旋转载荷,可以通过变量马达和伺服调节机构来实现。对于驱动直线载荷,传统做法是利用节流阀来实现,这将产生大量的能量损失。因此,恒压网络二次调节急需一种无节流损失的驱动直线负载的液压元件,液压变压器就是在这种要求下得到发展的。
国内对液压变压器的研究还处于起步阶段,投入的人力物力有限,并主要是高校在进行理论研究,目前,还没有产品实际应用,并且距其实际应用还有很长的路要走。国内高校主要是浙江大学和哈尔滨工业大学在进行新型液压变压器的研究。浙江大学在国家自然科学基金委项目的支持下,开展了新型液压变压器的研究,主要研究工作如下:
1)为拓宽新型液压变压器的调压范围,提出了一种方法,并进行了结构设计。建立了缸体与配流盘之间、配流盘与后端盖之间的压力场数学模型,并据此对新型液压变压器进行了设计与校核。
2)利用Fluent流场仿真软件,对液压变压器三个关键配流副(配流盘与后端盖、配流盘与缸体、缸体与柱塞)的流场进行了初步的仿真分析,给出了配流盘控制角度在60°时的仿真结果,较好地反映出了液压变压器内部流场的变化情况。
3)建立了液压变压器的平均流量、瞬时流量、瞬时驱动转矩、压力比的数学模型,并对上述模型进行了仿真分析。
4)建立了液压变压器恒压网络实验测试系统,验证所研制的液压变压器能够实现压力调节,调压范围0~1.2,并分析了液压变压器总效率和容积效率的变化规律及其影响因素。图4-45a为浙江大学研制的手动式新型液压变压器样机。
图4-45 新型液压变压器样机(www.daowen.com)
a)手动式 b)伺服控制式
哈尔滨工业大学流体传动及控制实验室也进行了伺服控制式新型液压变压器的研究,主要研究工作如下:
1)针对手动型液压变压器变压频率低以及变压精度低,不利于系统实现自动化及远程控制的局限性,采用机械结构优化设计的方法,研制出变压比在0~2的伺服式新型液压变压器,其原理样机如图4-45b所示。
2)建立液压变压器的数学模型和液压变压器驱动直线负载系统的数学模型,并针对其伺服性能进行了仿真研究。
3)分析液压变压器四个象限工作的特性,并对液压变压器“负载驱动”和“驱动负载”工况下,液压变压器驱动直线负载系统中的特性进行了仿真和实验研究,测试了液压变压器在驱动直线负载系统中具有回收和再利用重力势能的能力。
4)针对液压变压器本身的复杂非线性特性,采用先进的复合控制策略,并针对液压变压器驱动直线负载位置伺服系统进行了仿真研究。
5)搭建液压变压器驱动直线负载系统的实验台,在该实验台上对液压变压器的性能进行了测试。
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