《閉式泵控單出桿液壓缸靜動態流量實時匹配理論與方法》是依託太原理工大學，由趙斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：閉式泵控單出桿液壓缸靜動態流量實時匹配理論與方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙斌
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與閥控缸相比，泵控缸系統結構緊湊、具有極高的能量效率，是液壓執行器控制領域的研究熱點，但由於單出桿液壓缸進出油液流量差別大，造成單液壓泵無法匹配單出桿缸不對稱流量。現有技術需採用輔助泵或液壓閥才能控制其運動，存在技術複雜、能量利用率低、成本高等問題，是制約泵控單出桿液壓缸系統推廣套用的技術難點。對此提出組合式三配流視窗變排量非對稱齒輪泵控單出桿液壓缸迴路，其中非對稱齒輪泵的吸排油流量之比與單出桿液壓缸兩腔面積比相匹配，並且齒輪泵變排量調節方法可實時補償匹配系統泄露、油液壓縮造成的動態流量偏差。圍繞非對稱齒輪泵控單出桿缸系統流量補償機制及調控方法，系統能量傳遞轉換及作用規律兩個科學問題，對非對稱齒輪泵流量、壓力脈動及能效特性，變排量調控機構動靜態特性，泵控單出桿缸位置、速度控制系統及能量效率特性展開研究，探索泵控單出桿液壓缸系統低能耗運行的新原理和新方法，為實現電液系統綠色發展提供技術支撐。
結題摘要
本項目瞄準單出桿液壓缸流量不匹配問題，通過充分利用齒輪泵結構簡單、自吸能力強、價格便宜、體積小、重量輕及對油液污染不敏感等優點，提出一種組合式三配流視窗變排量非對稱齒輪泵，並將此泵套用於變轉速電液伺服直接閉環控制單出桿液壓缸迴路中來解決以上技術難題。本項目的主要研究內容如下：（1）提出採用組合式三配流視窗非對稱結構，對齒輪泵各參數進行設計，建立非對稱齒輪泵三維模型；建立非對稱齒輪泵數學模型，在Pumplinx軟體中建立非對稱齒輪泵流場模型，數值模擬齒輪泵內部流場特性，最佳化齒輪泵結構參數，在SimulationX中搭建液壓仿真模型，分析流量和壓力脈動特性，減小非對稱齒輪泵的流量、壓力脈動幅值，降低噪聲；針對齒輪泵低速控制性能差，對齒輪泵低速性能及機械效率展開研究，確定不同工況下，齒輪泵效率特性；加工齒輪泵實驗樣機，搭建試驗測試系統，測試齒輪泵在不同轉速、壓力下的流量脈動及壓力特性，對數學模型及流場仿真結果進行試驗驗證，最佳化仿真模型及結構參數；（2）提出齒輪泵變數原理，設計變排量齒輪泵幾何參數，建立變排量齒輪泵數學模型、仿真模型，設計變數機構模型參數，完成變數齒輪泵結構設計；建立步進電機、變數機構的數學模型、變數滑塊推移機構的聯合仿真模型、非對稱變排量齒輪泵的聯合仿真模型，確定步進電機的參數及推移機構的行程；通過變數機構的數學模型、仿真模型，研究影響變數機構的主要參數變化，最佳化變數機構、控制策略、控制器參數，為控制變數機構提供理論依據；製造樣機，在試驗台上對非對稱齒輪泵變數的動靜態特性進行測試和分析，對各參數修正最佳化，確定非對稱齒輪泵及變數結構參數；（3）建立非對稱齒輪泵控單出桿缸迴路及所含元件的數學模型及仿真模型，根據單出桿缸負載工況變化及各部件的特性，獲得迴路元件參數匹配設定規律，使系統在滿足各工況正常工作的前提下，提高單出桿缸控制性能及能量回收利用率；對單出桿缸速度控制迴路中的活塞桿伸出與收回速度階躍回響特性、跟蹤特性、穩態運行特性及對稱性展開研究，提高系統的運行平穩性；研究合理的能量回收利用控制策略，評價泵控單出桿缸閉式迴路的節能效果；構建非對稱齒輪泵控單出桿液壓缸電液閉環控制系統試驗平台，驗證仿真模型及分析結果正確性；對單出桿缸速度、位置控制特性及電液控制系統能量傳遞特性進行試驗研究。
