無油泵交流伺服直驅新型液壓機的傳動理論研究

《無油泵交流伺服直驅新型液壓機的傳動理論研究》是依託西安交通大學，由范淑琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：無油泵交流伺服直驅新型液壓機的傳動理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：范淑琴
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

傳統的液壓機中的泵站及液壓系統結構複雜、能量利用率低，為此本課題提出一種無油泵交流伺服直驅式新型液壓機的新原理傳動方案。摒棄了傳統的液壓油泵，巧妙地結合了機械壓力機的飛輪傳動與螺旋壓力機的螺旋傳動方式，採用交流伺服電動機直接驅動絲槓-螺母運動副的方式產生所需的油的壓力勢能，並採用液壓增壓缸原理，實現低速增力壓制工作，回程採用剛性拉桿帶動滑塊的機械傳動方式替代傳統的液壓回程方式，滑塊空程與回程的速度顯著提高。建立該新型傳動系統的動力學和運動學模型，揭示主要參數對滑塊運動特性及其控制特性的影響機理，構建該新原理液壓機的傳動理論；採用理論分析和計算機仿真的方法對該新的交流伺服直驅傳動系統和液壓系統進行了設計最佳化，獲得液壓系統的動態回響特性；開展該新原理液壓機傳動系統自動控制特性的計算機仿真與試驗研究，獲得最優控制策略。為無油泵交流伺服直驅新型液壓機的研製和產業化奠定了堅實的理論基礎。

結題摘要

傳統的液壓機中的泵站及液壓系統結構複雜、能量利用率低，為此本課題提出一種無油泵交流伺服直驅式新型液壓機的新原理傳動方案。摒棄了傳統的液壓油泵，採用交流伺服電動機直接驅動絲槓-螺母運動副的方式產生所需的油的壓力勢能，並採用液壓增壓缸原理，實現低速增力壓制工作，液壓油在液壓缸體內部進行循環，在液壓缸工作時可以迅速反應充液和排液，回程採用剛性拉桿帶動滑塊的機械傳動方式替代傳統的液壓回程方式，滑塊空程與回程的速度顯著提高，並通過對交流伺服電動機的控制來實現位移、輸出力的閉環控制。 本項目首先採用理論計算和有限元分析的方法完成了無油泵交流伺服直驅式新型液壓機樣機的詳細設計，建立了無油泵交流伺服直驅式新型液壓機的整機及各零部件的三維模型，對主要部件進行靜力分析和預應力載入狀態下的模態分析，並根據分析的結果對機身結構進行改進最佳化，最終使該無油泵新型液壓機機械結構靜態性能和動態性能均滿足設計要求。 然後完成了無油泵交流伺服直驅式新型液壓機樣機的機械加工、整機裝配和計算機控制迴路的搭建，並對該無油泵交流伺服直驅式新型液壓機進行了空載實驗，不同的電機轉速條件下檢測分析電機位置、電機轉速、滑塊位置及各個液壓腔的壓強等參數，結果表明無油泵交流伺服直驅式新型液壓機具有快速下行和上行、低速增力鍛沖的特性。對該新型無油泵液壓機在不同負載工況下進行測試實驗，結果表明在帶負載情況下電機的轉速、電機轉數和滑塊運動規律與空載狀態下的變化規律相似，負載情況對無油泵液壓機的運動規律影響不大。 最後採用無油泵交流伺服直驅式新型液壓機對無鉚連線點進行平壓重塑形實驗，在成形過程中，該無油泵新型液壓機的位移和輸出力等可以實現伺服控制，產生的平壓重塑形無鉚連線點具有強度高、成形精度高等優點，驗證了無油泵交流伺服直驅式新型液壓機的工作能力。本項目的研究結果為無油泵交流伺服直驅式新型液壓機的研製和產業化奠定了堅實的基礎。