技术应用
数控流体构架整合泵研发和聚功效试验探讨
2013-04-19 10:25  

  由控制调节原理框可知,控制调节原理是,根据对泵输出流量的要求,通过8098微机控制器的键盘下达指令,执行事先存入微机内存的程序,微机通过8098高速输出口HS0.1,HS0.2发出相应的脉冲信号Ni,经功率驱动器放大后驱动步进电机2,步进电机2以相应的频率和转向转过一定角位移量H,从而带动丝杠4转动并由螺母5提动伺服阀芯6作向上或向下运动,产生位移Xv,使伺服阀口开启,靠泵自身油液驱动变量柱塞7跟随伺服阀芯6的位移而运动,产生位移Xp,进而驱动变量斜盘8改变倾角C,使泵9排量V改变。当停止发送脉冲信号时,即停止流量调节。改变脉冲频率,即改变变量速度。

  HS0.2控制脉冲的正负,从而控制流量的减小或增大。在数控变量泵驱动的液压系统中,开环控制已能够满足一般机械使用。当采用压力和流量反馈闭环控制后,即可进行功率匹配控制,使液压系统更节能。这对于流量变化大,待命和辅助时间长的中大型液压机械来说意义更大。静态调节流量公式的建立伺服阀芯位移量Xv=Btj360°Ni=KHNi(1)式中:Xv为伺服阀芯位移量(m);B为步进电机步距角;tj为丝杠螺母导程(m);t为螺距(m);j为螺纹头数;Ni为计算机发出的脉冲数;KH=Btj/360°为调节系数(m),本文j=1.

  变量柱塞位移量Xp=l0tgC(2)式中:Xp为变量柱塞位移量(m);l0为变量力臂(m);C为变量斜盘倾角。变量泵流量公式qp=Pd24DtgCZn=Pd24l0DZnXp=kqXp(3)由于伺服阀和变量缸是随动关系,因此,Xv=Xp。这样qp=-kqKHNi(4)式中:qp为泵输出流量(m3/s);d为泵工作柱塞直径(m);Z为泵工作柱塞数;n为泵轴转速(r/s);kq=Pd2DZn/4l0为泵的流量系数(m2/s)。-表示Ni为负时qp增大。

  式(4)即为数字泵静态调节流量公式。由式(4)可知,kq和KH均为常数。所调节泵的流量qp只取决于8098微机控制器输出的脉冲数Ni。当微机控制器发出正脉冲时qp减小。当微机控制器发出负脉冲时qp增大。公式(4)计算值绘制的QpNi特性图所示。

  流量静态调节实验和特性分析流量调节实验示出了对泵进行实验的原理图。实验中采用节流阀12对泵加载的方法。在节流阀12出口串接涡轮式流量变送器13和齿轮式流量计14测量泵出口流量。由流量变送器13得到的流量脉冲信号送入微机控制器1中8098单片机的高速输入口HSI.1变换成流量值以便处理。齿轮式流量计14为辅助检测流量用。压力传感器11将油液压力信号经变送器送入微机控制器1中8098单片机的ACH4口进行采样并处理。

  结论经理论计算和实验验证,文中所述的数控变量泵及微机控制器硬件简单,性能良好。文中建立的qp-Ni公式可作为同类泵相同方法使用。采用混合式步进电机有利于加大丝杠导程,有利于变量调节速度的提高。采用升降频措施有利于改善步进电机矩频特性,有利于变量速度的提高。

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