Техника с гидравлическими приводами

Оглавление:

Гидравлические системы широко используются в промышленности благодаря небольшим соотношениям мощности. Их способность производить очень большую линейную силу и крутящий момент.

Есть тенденции для компактного электрогидравлического системы, обеспечивающие мощное линейное движение с циркуляцией гидравлического масла только во время работы. Этот В статье рассматриваются гидравлические установки с непосредственным приводом для применения на внедорожной мобильной технике (nrmm).

Управление системой осуществляется непосредственно с помощью электропривода без обычных регулирующих клапанов. Скорость цилиндр двойного действия определяется поступающим потоком масла из насоса, выходящим потоком гидравлики двигатель и угловая скорость электродвигателя.

В статье дана точная оценка гидравлической системы и подробный анализ использования установки для приложения nrmm. Выяснилось, что гидромеханические потери доминировать в системе. Наконец, обсуждаются возможные улучшения предлагаемой системы.

Техника с гидравлическими приводами

Тенденция в промышленности для компактных электрогидравлических систем, которые обеспечивают мощное, линейное движение клапанных или насосных систем наблюдается. Эти гидравлические системы становятся все более широко используются в промышленности благодаря их небольшим соотношениям размера и мощности и способности создавать очень большую силу и крутящий момент.

Возможности энергосбережения, снижение количества отработанного тепла и уменьшение потребности в услугах также являются основанием для разработать технологию. В настоящее время система с клапанным управлением применяется широко, но наиболее существенные недостатки Контролируемая система имеет более ограниченные потери давления, меньшую эффективность и серьезное выделение тепла.

Как альтернатива Недавно было решено, что управляемые насосом электрогидравлические сервосистемы с прямым приводом от серводвигателя имеют Появилось /1-5/. Это решение радикально преодолевает недостатки традиционной системы с клапанным управлением.

Система с насосным управлением, по сравнению с традиционной системой, обладает свойством компактной структуры, лучше надежность и гораздо более высокая эффективность. В то же время закрытые насосно-управляемые системы имеют дополнительное преимущество в виде контура регулирования скорости напрямую управляемый серводвигателем.

Они позволяют широкий диапазон регулирования скорости, высокую точность, хорошие показатели экономии энергия и легкость реализации интеллектуального управления / 6, 7 /. Много исследований было сообщено в области строительной техники. В / 8 / гидравлический контур Рабочий цилиндр состоит в принципе из регулируемого насоса, а сам гидравлический цилиндр используется для подавления колебания силы цилиндра, возбуждаемые за счет отклоняющих движений стрелы для уменьшения циклов напряжений.

Избежать Недостатки обычной машины, / 9 / представили решение гидравлического пресса с непосредственным приводом от реактивный двигатель. В / 10 / электрогидравлическая насосно-управляемая система с переменной скоростью вращения (ehvrspcs) выполняет конкретные характеристики нелинейности и изменения во времени.

В этой статье с помощью энергии исследуется гидравлическая установка с прямым приводом (ddh) как новая система с насосным управлением. Точка зрения. Остальная часть этой статьи организована следующим образом. Раздел 2 дает схему и принципы.

Общий обзор и используемые уравнения

Экспериментальная тестовая установка показана на рис. 1. В установке используется электрический сервопривод с регулируемой скоростью вращение гидравлического насоса для непосредственного контроля количества гидравлического масла, закачиваемого в систему и одновременно время прямого привода гидромотора контролирует количество масла, откачиваемого со второй стороны двойного действия цилиндр.

Гидравлический насос создает поток в зависимости от скорости вращения серводвигателя. Давление масла для поддержания необходимого уровня определяется полезная нагрузка.

Этот конкретный серводвигатель и мотор посвящен Контроллер используется в этой лабораторной установке для обеспечения хорошего контроля и измерений с контроллера. это Ожидается также, что могут быть использованы другие типы комбинации двигатель-контроллер.

Рисунок 1: Экспериментальная установка состоит из: цилиндра двойного действия, двух внутренних шестеренных двигателя / насосов, масляного бака, двигатель / генератор, а) зум, б) вид сбоку.

Преобразователь частоты, управляемый электродвигателем, контролирует поток жидкости, положение полезной нагрузки и направление движения. Программа для электропривода контролирует как электрическую, так и гидравлическую стороны система и, таким образом, позволяет хорошо контролируемое движение подъема-опускания на разных скоростях и полезных нагрузках.На рис. 2 представлена упрощенная схема испытательной установки с расположением датчиков давления и высоты.Использовались два внутренних шестеренных насоса / двигателя XV-2M от Vivoil с рабочим объемом 14,4 и 22,8 см3 / об,насос / мотор_2 и насос / мотор_1, соответственно / 11 /.

Размеры насосов (и, следовательно, производителя), где они выбраны соответствовать цилиндру. Обратная связь по положению от двигателя дается посредством встроенного инкрементаэнкодер (4096 импульсов на оборот, разрешение 14 бит) и считывается программным обеспечением привода Unidrive SP1406 / 12 /. Это преобразует источник питания переменного тока от линии и позволяет устанавливать скорость бесщеточного сервопривода с постоянным магнитом мотор Unimotor 115U2

C производства Emerson Control Techniques, используя информацию полученное с помощью установленного устройства обратной связи, чтобы убедиться, что частота вращения ротора соответствует требуемому / 13 /. Кроме того, диск постоянно подает на аналоговые выходы значения, которые указывают фактическую скорость и активный ток двигатель.

Эти значения использовались в управляющем программном обеспечении после правильных преобразований для постоянного мониторинга скорость и крутящий момент вала двигателя. Давление в линиях измерялось с помощью Gems 3100R0400Sдатчики давления / 14 /, установленные на входе и выходе насоса. Фактическая скорость и высота цилиндра.

Рисунок 2: Упрощенная схема испытательной установки: а) цилиндр двойного действия, б) датчик с проводным приводом, в) давление датчик, d) насос с реверсивной передачей / двигатель_1, e) двигатель / генератор PMSM, f) датчик давления, g) реверсивная передача насос / двигатель_2, h) датчик давления в линии бака, i) датчик давления в линии бака и j) масляный бак.

Используемые уравнения

Экспериментальная общая эффективность системы подъема и опускания движений была рассчитана, как показано ниже соответственно:

где E pot — потенциальная энергия полезной нагрузки, а E mech — энергия вала и рассчитывается как интеграл от мощность на валу.

где m — масса полезного груза, кг, g = 9,81 — гравитационная постоянная, м / с 2 , H — положение поршня цилиндра в м,P вал — это выходная энергия вала в Вт, T — крутящий момент двигателя в Нм, а Ω — угловая скорость в рад / с.

Выходная энергия гидравлической части E hydr рассчитывается как интеграл выходной гидравлической мощности:

где p — давление, v c — скорость поршня цилиндра, а A — площадь поперечного сечения поршня цилиндра.Во время подъема гидравлическая машина работает как насос. Входная энергия — это механическая энергия, а выходная — гидравлическая.энергия. КПД насоса / двигателя η pump / 16 / рассчитывается как:

Во время опускания гидравлическая машина работает как гидравлический двигатель. Входная энергия — это гидравлическая энергия, а выходная механическая энергия. Таким образом, эффективность гидравлического двигателя П MOT рассчитывается как:

КПД цилиндра рассчитывается как:

Следующие главы представляют и обсуждают результаты измерений и их анализ.

Данные измерений

Экспериментальная установка была испытана с полезной нагрузкой 175 кг в диапазоне скоростей двигателя от 300 до 500 об / мин. цилиндр испытывает силу около 9 Нм из-за механического отношения, как показано на рисунке 2b. На рисунке 3 показан пример измеренные данные для скорости двигателя 300 об / мин и полезной нагрузки 175 кг: скорость, крутящий момент и давление.

Рисунок 3: Измеренные данные: скорость двигателя, крутящий момент, давление в первом насосе / двигателе и во втором насосе / двигателе линия. Для скорости двигателя 300 об / мин и полезной нагрузки 175 кг.

На рисунке 3 подъем начинается с 1 до 9 секунд, а опускание выполняется с 9 до 17 секунд. Во время подъема двигателя крутящий момент составляет 7 Нм, при понижении крутящий момент составляет около 1 Нм. Давление в насосе / двигателе_1 во время подъема составляет около 20 бар,при опускании составляет около 10 бар. Для насоса / двигателя_2 давление близко к атмосферному давлению.

Уровень давления выбран для лабораторных испытаний, и он низкий по сравнению с обычно максимально допустимым давлением гидравлической системы вВПТ-х. Стоит отметить, что во многих случаях рабочие циклы машины далеки от максимального уровня силы и есть много перемещений позиционирования даже без какой-либо рабочей нагрузки, например, в экскаваторах и вилках лифты.

Анализ

На рис. 4 представлены результаты измерений для общей эффективности. Положительная скорость двигателя соответствует подъему,отрицательные скорости соответствуют понижению движения.

Рисунок 4: Общая эффективность

На рисунках 4, 5 и 6 положительная скорость соответствует подъему, а отрицательная скорость — опусканию цилиндра.Как показано на рисунке 4, эффективность подъема изменяется со скоростью от 59 до 52%.

При снижении общая эффективность в диапазоне от 8 до 25% в зависимости от скорости двигателя.На рис. 5 представлены результаты измерения эффективности насоса / двигателя. На рисунке 5, эффективность двух Насос / Моторы похожи друг на друга. КПД насоса / двигателя повторяет картину общей эффективности в Рисунок 4

Рисунок 5: КПД насоса / двигателя

Смотрите также:

Курсовая работа по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны: