[發明專利]一種雙控制回路液壓伺服系統元件參數優化方法

有效

• 申請號: 201610628199.1
• 申請日: 2016-08-01
• 公開（公告）號: CN106151123B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 李海軍;張振;姜濤;胡衛強;陳育良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: F15B1/02
• 分類號: F15B1/02;F15B21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及液壓傳動領域，具體涉及一種雙控制回路液壓伺服系統元件參數優化方法。

背景技術

液壓伺服系統具有單位功率質量比大、控制精度和性價比高等特點，被廣泛應用于航空航天、工程機械、冶金和機床等領域。液壓伺服系統有兩種基本控制類型：閥控式和泵控式，閥控式采用伺服閥或比例閥控制，動態響應快，但存在節流及溢流損失，且因采用恒壓供油，系統效率低，適用于對快速性要求較高的中小功率場合；泵控式主要通過三相異步電動機驅動變量泵或變速電機驅動定量泵的方式來調節液壓泵的輸出流量，因沒有溢流和節流損失，且系統壓力隨負載而變化，所以系統效率高。但因變量泵變量機構慣量較大，或因電機變速響應過慢及過載能力受限，泵控系統存在動態響應慢的問題，適用于大功率、對快速性要求不高的場合。

雙控制回路液壓伺服系統將閥控與泵控技術相結合，取長補短，可兼顧效率與響應，適合于大功率且對快速性要求較高的場合，是大功率液壓控制技術發展的一種趨勢。在傳統的液壓伺服系統中，泵源系統與伺服作動系統兩者之間的關聯性要求不高，可分別配置；但在雙控制回路液壓伺服系統中兩者關系十分緊密，但目前雙控制回路液壓伺服系統元件的選型還是沿用傳統液壓伺服系統的設計方法，這就造成了雙控制回路液壓伺服系統配置的不合理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙控制回路液壓伺服系統元件參數優化方法，以在滿足系統功能的基礎上，力爭小型化。

為實現上述目的，本發明提供了一種雙控制回路液壓伺服系統元件參數優化方法，本發明中所述的雙控制回路液壓伺服系統，由永磁同步電機、單向定量泵、蓄能器、伺服閥和雙向對稱液壓缸組成。其中，壓力控制回路由永磁同步電機、單向定量泵和蓄能器組成，壓力控制回路把伺服閥前壓力作為控制量，當伺服閥前壓力低于設定值時，永磁同步電動機驅動定量泵高速運轉，補充閥前壓力；當伺服閥前壓力達到設定值時，永磁同步電動機驅動定量泵低速運轉，以滿足負載的流量需求。位置控制回路由伺服閥和雙向對稱液壓缸組成，位置控制回路通過比較設定值與輸出反饋值的大小，通過調節伺服閥的開口量來調節流量大小。

一種雙控制回路液壓伺服系統元件參數優化方法包括如下步驟：

1)確定雙控制回路液壓伺服系統工作高效率區間；

2)根據負載壓力和步驟1)確定的工作高效率區間，確定壓力控制回路輸出壓力；

3)根據液壓伺服系統所要求的位移和步驟2)確定的壓力控制回路輸出壓力，確定雙向對稱液壓缸活塞面積和活塞桿伸出長度；

4)根據步驟3)中計算結果，參考活塞桿直徑及活塞直徑尺寸系列國家標準，確定雙向對稱液壓缸尺寸；

5)根據負載運動最大速度和步驟2)、步驟4)中計算結果，確定雙控制回路液壓伺服系統中蓄能器、液壓泵電機參數。

步驟1)所述的雙控制回路液壓伺服系統工作高效率區間為：

P_L＝(1-K)P₁①

式中，P_L為負載壓力；P₁為壓力控制回路輸出壓力；K取值范圍為0.177～0.223。

進一步地，雙控制回路液壓伺服系統工作最優效率點為：

P_L＝0.8P₁②

進一步地，雙向對稱液壓缸活塞面積計算公式為：

式中，A為液壓缸活塞面積；F_fmax為最大慣性負載力。

進一步地，蓄能器參數中有效體積計算公式為：

式中，ΔV為蓄能器有效容積；β為液壓油壓縮系數；Q_n為位置控制回路額定需求流量；為壓力梯度。

進一步地，液壓泵電機為永磁同步電機。

進一步地，永磁同步電機參數中過載系數計算公式為：

T_acc＝T_Lk_ov⑤

式中，T_acc為電機轉速加速度轉矩；T_L為泵的轉矩；k_ov為電機過載系數；w_max為電機最大轉速；t₂為設定壓力上升到壓力波動最大值的響應時間；J_M為電機轉動慣量。

附圖說明

圖1是雙控制回路液壓伺服系統原理圖。

圖2是本發明雙控制回路液壓伺服系統效率與K關系圖。

具體實施方式