变转速泵控系统应用于低周疲劳材料试验机的研究new

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1、第!"卷"第#期太原理工大学学报289:!"+8:#""$%%&年#月""’()*+,-(./,01),+)+023*40/1(./356+(-(71"’;<:$%%&##################################################!""文章编号!#%%"=>?!$!$%%&"%#=%%%Q=%?变转速泵控系统应用于低周疲劳材料试验机的研究曹美忠!权"龙!太原理工大学机械电子工程研究所#山西太原%!%%$?"摘"要!为解决传统恒压系统伺服阀控制的低周疲劳试验机能耗大的问题!利用伺服电机的宽调速"响应快和扭

2、矩大的特点!结合定量液压泵组成变转速泵控系统#该系统采用变频器驱动伺服电机!伺服电机按照指令输出变化的转速和扭矩!从而实现系统所需的流量和压力的变化!避免了溢流阀的溢流损失和伺服阀的节流损失!以实现节能的目的#给出了采用变转速泵控闭式回路控制差动缸的原理!建立了该系统的数学模型!进行了计算机数字仿真研究#结果表明!新设计的变转速泵控电液伺服控制系统可以实现四象限运行!满足材料的低周疲劳试验要求!同时可以实现显著的节能效果#研究工作的目的是从原理和性能上!探讨新型控制方案的可行性#关键词!泵控差动液压缸$变转速泵$材料试验机中图分类号!/6#

3、!"A!#"/6C"#A!"""文献标识码!,""电液伺服式试验机具有控制精度高和响应快的移#负载力(位移由力(位移传感器检测并转换为反优点#但伺服阀存在有节流能量损失大和效率低的馈电压#在控制器中与指令信号电压比较#得出偏差不足#尤其是在动态试验的疲劳试验机中无功能量信号电压并放大#作为变频器的输入&变频器按照$#%损失更为严重&另外伺服阀对液压油清洁度要求高#液压油污染后#影响系统的正常工作&为了解决上述问题#可行的方法是采用直接泵控技术#避免阀控系统的节流损失&直接泵控技术有两种#一种是采用传统的液压伺服泵#但液压伺服泵泵控系统为了达

4、到高的动态响应#必须采用高的控制压力#且$$%部分负载工况效率仍较低’另一种是采用伺服电动机驱动定量液压泵的变速泵控制系统#该系统相对于液压伺服泵泵控系统无空载损耗#相对于阀控图#"泵控试验机原理图系统无节流损耗和溢流损耗#且具有伺服电动机控放大的偏差信号电压驱动伺服电机向定量泵输出转制的响应快速性&通过对试验机负载特性(工作原速与转矩#定量泵向液压缸输出与偏差信号电压成理的分析#提出在低周疲劳试验机中采用变速泵控比例的流量或压力&其中#液控单向阀(补油泵!补原理代替传统阀控原理#以达到显著的节能效果&油泵为间歇工作方式"和蓄能器为系统提供

5、由于差!"变速泵控系统低周疲劳试验机动液压缸运动所需的流量差#方向阀?可以在空行程时控制液压缸的位置&低周疲劳试验机的技术参!G!"电液控制系统原理新设计的变速泵控回路原理如图#所示&当指数为)试验频率%:%#"Q6I’最大静态力#%%Y+’令信号电压作用于系统时#液压缸活塞便输出力(位最大动态力为Q%Y+’最大位移幅值#%:Q6I时为$%EE#Q6I时为$EE’位移行程$Q%EE&可进!收稿日期!$%%Q=%Q=%>"""基金项目!国家自然科学基金资助项目!Q%$"Q#%$"’教育部留学回国人员科研启动基金资助项目!$%%#!?Q""""

6、作者简介!曹美忠!#>"#R"#男#山西大同人#硕士#工程师#主要从事电液伺服控制理论的研究#!/G9"#!C!?&?Q?>C万方数据"""通讯联系人!权龙#教授#博导#!/G9"%!Q#R&%#?QQ##!3=E;H9"T98

7、的响应时间相接近"性负载#惯性负载较小"作正弦运动时可作出整个":""液压系统数学模型运动曲线#其它情况如拉伸试验等条件下可考虑最#)液压泵的流量方程大速度!作用力和功率"作正弦运动时的负载特性O0+?0,J

8、(09<0B)-O5%#(!)U0B-;U!+9B-U.2B$U.图$"低周疲劳试验机的负载特性G.H(09<0B)-O5