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恒功率变量泵的特性研究

史时喜  
【摘要】: 挖掘机工作中要完成回转、斗杆、动臂、铲斗、行走等动作,而且工作环境复杂恶劣,工作时功率很大。为了有效的利用发动机功率及提高工作性能,其液压系统广泛采用恒功率变量泵。变量泵的特性是关系控制系统品质的一个重要标准,为了对变量泵进行优化,需要分析变量泵元件参数对其特性的影响。 通过建立变量泵合理的数学模型,并利用MATLAB/SIMULINK进行动态仿真,可以直观地研究变量泵的特性。该方法可以给设计者提供指导依据、缩短开发周期、节省大量的人力、物力和财力,在液压元件的开发中会得到越来越广泛的应用。 本文以在工程机械中得到广泛应用的集成多种变量方式的变量泵作为研究对象。第一部分,介绍了原有产品的总功率控制、变功率控制及负流量控制三种控制方式的动作原理;推导出了其控制压力—流量计算公式,重点分析了弹簧参数对变量泵静态特性的影响。第二部分,在对变量机构进行合理简化后,分别建立总功率控制和负流量控制的动态数学模型;利用MATLAB/SIMULINK搭建了系统的仿真框图,对仿真结果进行分析,得出系统响应的优缺点;改变机构主要元件参数进行仿真,分析了主要元件参数对动态响应的影响。最后,利用MATLAB优化工具箱,根据切比雪夫定理,完成恒功率变量大、小弹簧刚度、大弹簧初始压缩量及大、小弹簧间距值的优化;根据伺服系统的功率匹配理论,探讨了伺服阀杆配流圆孔直径和伺服柱塞大端直径的选取依据。 通过上述几个方面的分析,得出了变量机构主要元件参数对变量泵特性的影响规律,探讨了变量机构设计的依据,对恒功率变量泵的开发起到一定的参考作用。


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