矿用牵引机车液压控制系统的设计与研究.pdf

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1、第3期（总期64期）No.3(SerialNo.64)2014年5月FluidPowerTransmissionandControlMay,2014矿用牵引机车液压控制系统的设计与研究郑永光（中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016）摘要：针对长大隧道施工对牵引机车的要求，分析了矿用牵引机车行走驱动的工作原理并设计了矿用牵引机车液压控制系统，该控制系统采用RBF神经网络自整定PID控制算法分别对变量泵和变量马达的排量智能调节，使输出转速达到给定的转速。运用AMESim/simulink液压联合仿真软件平台对矿用牵

2、引机车液压控制系统进行建模，并对相关参数进行优化设计，实现了动态仿真。通过对其液压控制系统进行联合仿真和试验，结果表明，其能够准确、快速、平稳地对转速进行调节。关键词：矿用牵引机车；液压控制系统；设计；联合仿真中图分类号：TH137.7文献标志码：A文章编号：1672-8904-（2014）03-0026-005针对长大隧道地下工程施工用矿用牵引机车要补油控制回路是一个额定小流量的恒压源，补油泵的求其具有长距离连续性运输、噪声低、空气污染小、能工作压力由旁路溢流阀调定。在补油控制回路中，补源获取方便，施工成本低的特点

3、，本文在认真研究液油泵通过单向阀向低压管道补油，用以补偿变量泵和压行走驱动工作原理的基础上，提出一种矿用牵引机变量马达的泄漏，并保证低压管道有一个恒定的压力车液压驱动采用泵控液压马达闭式回路调速系统的值，以避免空气渗入系统和出现气穴现象，另外还起技术方案，该系统由两个变量泵和四个变量马达组到散热的作用，同时补油泵也作为控制变量泵和变量成，通过调节变量泵或变量马达的排量来改变执行元马达内部变量机构的液压源。系统辅助工作回路是件的运动速度，属于容积调速回路。此回路无溢流损用一个小流量定量泵配合两个二位四通电磁换向阀失和节

4、流损失，回路效率高，并且有较好的静态、动态完成对两个定量马达的控制，分别驱动空压机、冷却特性。器工作。在变量泵和变量马达回路间安装一个截止阀，可1矿用牵引机车液压控制系统避免牵引机车因出现故障而无法正常行走情况的发以闭式回路系统构成的矿用牵引机车液压驱动生，打开截止阀，可用其他车辆牵引行走。装置保留了液压传动所具有的功率密度高、结构紧辅助泵与两个二位四通电磁换向阀配合，控制空凑、布局方便、及控制方式灵活的优点，并随着工矿和压机液压马达和冷却器液压马达工作，开机时，使辅隧道施工距离的加长，液压驱动矿用牵引机车的续航助泵

5、工作在卸荷状态，实现发动机的空载启动，根据能力不仅能够满足长距离的运输，而且能够在蓄电池系统要求控制空压机和冷却风扇工作，但两者不能同电瓶机车的基础上减轻机车自身重量，这有利于提高时工作。机车本身的运输能力。本文所设计的矿用牵引机车液压驱动系统原理1.1容积回路调速特性图如图1所示。系统分为行走闭式回路、补油控制回回路调速过程可分为两个阶段：变量泵—定量马路以及辅助工作回路。行走闭式回路用两个电液比达阶段和定量泵—变量马达阶段。例变量泵配合四个电液比例变量马达完成对牵引机1）变量泵—定量马达阶段车的驱动。变量泵以恒定

6、的转速旋转，通过调节变量调速的第一阶段：在低速段调速时，将变量马达泵或变量马达的排量来改变变量马达的转速和旋转固定至最大Vmmax处，调节变量泵的排量由最小Vpmin逐方向，从而控制矿用牵引机车的行走速度和行驶方向渐调至最大Vpmax，变量马达转速随之逐渐升高，曲线如图2所示。由于变量马达排量处于最大值，变量马收稿日期：2014-03-03达输出转矩可达到最大值4kN匭m，在这一阶段，输出作者简介：郑永光（1985-），男，工程师，硕士研究生。主要研究方向为转矩只由负载决定，不受转速调节变化的影响，即当电液比例控制与

7、自动化。2014年5月郑永光：矿用牵引机车液压控制系统的设计与研究第27页图1矿用牵引机车液压系统原理图负载不变时，回路处于恒转矩输出状态，曲线如图3转速，从而准确实现对机车行走速度的调节，该智能所示。这一阶段适用于机车的起动与低速行驶过程，控制算法框图如图4所示。满足大负载要求。2）定量泵—变量马达阶段调速的第二阶段：在高速段调速时，将变量泵的排量调至最大Vpmax，由最大Vmmax逐步向最小Vmmin处调节变量马达的排量，变量马达转速可在第一阶段的基础上进一步加大，曲线如图2所示。此时因泵排量处于最大值，故变量马

8、达能够获得最大输出功率234.2kW，在负载不变的情况下，可实现系统恒功率输出，曲线如图3所示。这一阶段满足机车高速小转矩，充分利用系统的最大输出功率的要求。图3变量马达输出功率和转矩曲线2AMESim/simulink联合仿真在AMESim进行建模过程中，通过对液压系统的分析和仿真软件的活性指数分析法，略去了对系统性能影响较小的元件，对液压系