多变量泵驱动液压系统比例与恒功率控制研究

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2、ll)_多变量泵驱动液压系统比例与恒功率控制研究水浙江工业大学教育科学与技术学院邢彤浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杨华勇龚国芳摘要：研究的盾构掘进机刀盘驱动液压系统是闭式油路容积调速液压系统，系统由两个大排量的HD控制型变量泵驱动8个变量液压马达。液压系统中的泵和马达的控制是通过一个集成的电液控制模块实现的，模块中包括有比例溢流阀和功率限制阀，实现了变量泵的比例控制和恒功率控制。分析了

3、这种多驱动泵液压系统的恒功率控制原理，计算了功率限制阀的调节参数；建立了液压系统的AMEsim仿真模型，仿真分析了液压系统的基本特性。仿真分析表明，该控制系统能够满足设计要求。—⋯一⋯‘0000—0帅o⋯⋯。00●o●o●0⋯⋯⋯00～⋯—⋯⋯⋯0o．0关键词：盾构掘进机液压系统电液bB例控制恒功率控制盾构掘进机是地面下暗挖隧道的专用机械，它刀盘是目前较为先进的控制方式。其特点是系统组具有一个可以移动的钢结构外壳(护盾)，盾壳内装成简单，安全可靠，负载变化对刀盘转速影响小。本有开挖、排土、拼装和推进等

4、机械装置，进行土层开文研究的系统采用HD型液控比例变量泵，通过1挖、渣土排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使个控制模块进行集中控制，实现整个系统的比例控隧道结构施工一次完成。盾构的工况很复杂，在不同制、恒功率控制和不同工作模式下的安全压力控制。的地质条件下差异很大。刀盘是盾构挖掘土层的关通过这个控制模块实现多泵、多马达的同时调节，实键部件，盾构刀盘驱动具有功率大、转矩变化大和转现安全压力的同时设定，因此使得结构简化，系统的速范围广等特点。为此，有必要研究大功率和变负载可靠性高。工况下液压控制技术。1

5、液压系统工作原理由于泵控马达调速回路具有很高的效率和速度刚度，采用多个大流量变量泵并联驱动多个高速小图1所示液压系统是应用在南京某地铁隧道施转矩液压马达，再通过减速机和齿轮传动机构驱动工的盾构刀盘驱动液压系统。L。。．．．．．．．．．．．。。。。。．．．．．。。．：．．．．。。．．．．．．．．．．。．．。。。．．，．．．．，。。。。．。．．．j1．变量马达组2．变量泵组3．补油泵4．蓄能器5、6．溢流阀7、l2．换向阀8．先导液压泵9．液压控制模块l0．调速阀l1．减压阀圈1某盾构刀盘驱动液压系统基金

6、项目：国家杰出青年基金资助项目(50425518)；国家重点基础研究规划“973”项目(2o07cB7l4o04)。·--——45·--——维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com工窟粕辫

7、箩誉黝够考黪整个液压系统由3个回路组成，包括主驱动回2恒功率控制计算路、补油回路和液压控制回路。主驱动回路是闭式回路，由两台比例变量泵(HD型，最大排量750mlJr)2．1功率限制阀参数设定驱动8台变量马达(两点液控型，最大排量500系统主要设计技术参数如表1所示。ml

8、Jr，高速挡排量300mL／r)．。液压控制模块9提供表1液压系统主要设计参数kN·Hi控制油，实现主驱动泵排量的比例控制和恒功率控参数参数值制以及液压马达排量的控制。调速阀1O和减压阀最大驱动转矩437711调节进入马达的控制油流量和压力，换向阀12最大脱困转矩5225实现马达排量的两挡控制。蓄能器4用于减少补油高速挡转矩2620油路的压力脉动，溢流阀5设定了补油及主驱动泵因为刀盘驱动工作转矩很大，且空间位置有限，的换油压力。因此采用高压系统，初定系统工作压力24．5MPa。最液压控制模块9有3个功

9、能，第一，通过比例溢大脱困转矩5225kN·ITI，最高工作压力29MPa。高流阀调节主驱动泵的排量；第二，通过顺序阀和溢流速挡转矩2620kN·ITI，此时马达的排量300mlJr，系阀设定系统的最大工作压力；第三，通过功率限制阀统压力24．5MPa。实现系统中两个变量泵的恒功率控制，即在反馈系已知刀盘驱动的大齿圈减速比为=5．94，以最统压力作用下，调节主驱动泵的排量，使刀盘转速降大输出转矩要求确定减速器速比ij=51．42，额定输出低，同时还能降低系统压力，减小刀盘承受的转矩。转矩80kN·IT

10、I，峰值输出转矩120kN·ITI，选用2台模块中选用了Rexr0th公司的LV06型功率限制阀，功率为315kW的电机，转速1490r／rain。额定工况如图2所示。下驱动电机功率储备按7％考虑，单泵的最大有效输出功率为：8Ⅳp=(1-7％)^‘‘pan*=93％×315×0．95×0．95×0．96=254(kW)式中：Ⅳ^广一电机输出功率；—{轴器机械效率；一液压泵的机械效率；一液压泵的容积效率。1阶梯阀芯2阀口开度控制弹簧3组合调节弹簧4左端盖采