電控斜軸柱塞式液壓變壓器的理論分析與實驗研究.pdf

1、液壓變壓器是在液壓傳動中能夠實現(xiàn)壓力轉換的一種液壓元件。它相當于壓力轉換器，通過液壓變壓器可以使液壓執(zhí)行元件（定量液壓馬達、液壓缸）從壓力耦聯(lián)的液壓恒壓網(wǎng)絡系統(tǒng)中無節(jié)流損失地獲取能量。液壓變壓器的出現(xiàn)擴大了二次調節(jié)靜液傳動系統(tǒng)的應用領域。二次調節(jié)靜液傳動系統(tǒng)的工作原理決定了其負載端應該是變量執(zhí)行元件。在驅動直線負載工況下，由于液壓缸的活塞面積難以變化，所以在工程上常采用液壓閥來進行控制，這種控制方法引入了節(jié)流損失且系統(tǒng)效率低，這使傳統(tǒng)型

2、液壓變壓器的應用受到了限制。對于解決該問題比較合適的方案是采用新型液壓變壓器來進行控制，即沒有理論上的節(jié)流損失，又能夠進行能量的回收與利用，為提高液壓系統(tǒng)的效率提供了一條非常有效的途徑，因此開展對新型液壓變壓器的研究具有十分重要的意義。
　　在查閱大量國內外有關文獻的基礎上，綜述了國內外液壓變壓器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析了液壓變壓器的特點，闡述了液壓變壓器的關鍵技術及研究現(xiàn)狀，對液壓變壓器的應用范圍作了介紹，針對目前手動型液壓變

3、壓器變壓頻率低以及變壓精度的局限性，研制出電控斜軸柱塞式液壓變壓器。
　　依據(jù)液壓變壓器的工作原理，對液壓變壓器的特性進行了分析，建立了液壓變壓器流量、轉矩和變壓比的公式，為液壓變壓器的結構設計及仿真分析提供了理論依據(jù)。
　　電控斜軸柱塞式液壓變壓器驅動的直線負載系統(tǒng)由三大子系統(tǒng)組成，即計算機控制系統(tǒng)、交流同步電機伺服調速系統(tǒng)以及液壓變壓器控制液壓缸動力機構，分別建立了三大子系統(tǒng)的數(shù)學模型。
　　為便于分析液壓變壓器的

4、工作原理，提出了液壓變壓器平衡角的定義，并建立了液壓變壓器平衡角的公式。結合三大子系統(tǒng)的數(shù)學模型，建立了液壓變壓器控制角的數(shù)學模型以及液壓變壓器驅動直線負載系統(tǒng)的數(shù)學模型。
　　為滿足新型伺服系統(tǒng)的需求，采用機械結構優(yōu)化設計的方法，完成電控斜軸柱塞式液壓變壓器的設計以及裝配和調試，研制出可實現(xiàn)變壓比范圍為[0，2]的電控斜軸柱塞式液壓變壓器原理樣機。
　　結合“負負載”的概念，分析液壓變壓器四個象限工作的特性，并對液壓變壓器

5、“負載驅動”和“驅動負載”工況下，液壓變壓器驅動直線負載系統(tǒng)中液壓恒壓網(wǎng)絡系統(tǒng)壓力、液壓蓄能器流量、液壓變壓器控制角、能量回收和再利用效率進行了仿真和實驗研究，結果表明液壓變壓器驅動直線負載系統(tǒng)具有回收和再利用負載重力勢能的能力。
　　針對液壓變壓器本身的復雜非線性特性，提出采用模糊自適應整定 PID控制策略，并針對液壓變壓器驅動直線負載位置伺服系統(tǒng)進行仿真與實驗研究。結果證明該策略能較好地補償液壓變壓器的非線性特性，并可提高系統(tǒng)