发布时间 : 星期五 文章自卸系统液压多缸同步电液控制研究 - 图文更新完毕开始阅读
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从液压产品的贸易情况可以看出，目前国内市场对进口的高端产品需求量仍保持着两位数的增长速度；而中低端产品的出口则保持平稳。据海关统计，2008年国内液压产品进口额约为21亿美元。以整个液气密行业为统计口径，2008年，进口额比上年增长了50％。液气密全行业进出口逆差为22亿美元。 目前，国内液压市场的份额构成，在自主的65%份额中，有10%出口。
1.3 本课题研究的主要内容 1、确定比较合理的液压系统方案；
2、进行总体参数的设定；
3、液压元件型号与参数的确定；
4、在MATLAB软件环境下建模与仿真；
5、对仿真得到的结果进行分析，确定方案的可行性； 6、撰写论文。
2 液压系统方案的选择与确定
2.1 概述
液压传动是机械传动的一种，但是现在的液压技术越来越成熟，于是可以认为液压已经是区别于机械和电气的另一种传动了，就是人们通常说的机电液。对于一个问题的解决，一般可以有几种方案，我们所要做的就是找出最优化的方案。同样对于有液压系统参与的运动，液压系统本身同样也有多种方案，我们可以通过控制方式、经济、复杂性等方面的分析，确定最优化的方案。
2.2 各详细方案的介绍
2.2.1多油泵无反馈式多缸液压同步系统
该液压系统的控制方式是每个定量泵控制一个液压缸。因为每个定量泵单位时间内泵出的流量相同，这样就可以保证各液压缸内流量的相同，达到同步的效果。然后每个液压回路上装上一个简易的的调速阀，用来调节回路中的流量，从而控制液压缸移动的速度。另外在各回路上加上减压阀，来保证回路的安全。各个油路都是保持开环状态。控制回路如右图1所示;
2.2.2多油泵有反馈式多缸液压同步系统
图1
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该液压系统依旧是每个定量泵控制一个液压缸。除了有定量泵保证单位时间内泵入液压缸的流量相同外，我们还在液压缸活塞的末端上安装一个位移传感器，首先设置一个基准缸，其他的液压缸的动作都向基准缸看起，通过PLC处理各个液压缸的位移信号，若是观察到某个液压缸运动的过快（或过慢）时，PLC就会发出相应的处理信号来控制该液压缸回路上的电磁换向阀开口的张大（或缩小），从而更能准确的控制液压缸的位移运动。当然各个
油路都会装有减压阀回路，用来保证整个液压回路的安全。 图2 每个液压回路都保持闭环状态。控制回路如 右图2所示；
2.2.3 多油泵有反馈式多缸液压同步系统
该液压系统采用的是由一个油泵为三个液压缸输油的方式。油泵还是采用汽车普遍使用的定量泵，然后在回路上使用分流阀将油平均的分配到两个油箱中。当然此处是三个液压缸的情况，我们应该用两个分流阀，从而保证了输入三个液压缸的流量相同，达到三缸同步的作用。油路中的换向阀是控制整个液压系统方向的。最后在液压回路上装上有减压阀的减压回路，来保证液压回路的安全运转。每个液压回路都是保持开环状态。控制回路如右图3所示；
图3
2.2.4 单油泵有反馈式多缸液压同步系统
该液压系统采用的依然是一个油泵为三个液压缸输油的方式。定量泵可以控制整个液压系统总的供油量，然后在各个液压缸回路上装一流量传感器或是在各个液压缸活塞的顶端装一位移传感器，用来检测各个液压缸的流量或是其单位时间内的位移量。在各个液压回路上都装有电磁比例调速阀，用以控制输入各个缸的流量。当然回路上的电磁换向阀是控制三个缸的总流量及液压缸的运动方向，回路上含有减压阀的减压回路是为了保证整个回路的安全运行。我们依旧是选择其中一个缸为基准缸，另外两个缸都是根据基准缸的运动调整自己的运动，当其中某个缸运动的过快（或过慢），其油路上的流量传感器或是活塞顶端的位移传感器检测到的数据，通过与基准缸上的数据比较，从而决定自己是快还是慢了，竟而输出相应的控制信
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号来调节相应回路上的电磁比例调速阀开口的大小，达到保证各个缸输入的流量相等或是各个缸移动的位移量相同的目的。整个油路系统是保持闭环状态，达到有反馈式调节的目的。单缸控制回路如右图4所示；三缸系统控制回路右图5所示；
2.3方案对比 图4
对于以上方案我们主要从以下几个方面进行对比分析： 1、方案的复杂性 方案一和方案二都是采用多油多缸的方式，从整体上面看方 案比较繁琐，太过于重复性。当然方案二和方案四采用的是反馈方式，与那些无反馈的方案相比较来说，一定程度上也会较复杂；
2、方案的经济行 对于经济性方面的考虑，很明显，用的元器件越多越不经济，这样我们就很容易看出方案一和方案二是最不经济的，因为它们重
复使用相同的元器件，增加了成本。其次，方案三与方案四相比，因为方案 图5
四相比增加了反馈环节，在成本方面肯定会高一写；
3、方案的可行性 诚然，这一点是我们产品设计中最重要的一环。只有方案是可
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行的，我们考虑前面两方面的因素才有意义。对于方案的可行性，我们就从能够在规定的精度内顺利完成规定动作的能力着手。首先对于方案一和方案三，因为是无反馈式的，只是依靠定量泵泵出的流量和换向阀的调节来控制液压缸的运动，这样的控制方式，若是考虑到液压油泄漏问题时，它们之间的误差将会随着泄漏的增加而越来越大，很难保证精度。其次对于方案二和方案四，它们都有反馈回路，这样就可以保证液压缸的流量时时刻刻的处于一个动态平衡状态，能够更好的在规定的精度范围内保证液压缸的同步运动。
2.4小结
结合上面对各个方案的分析，我们可以看出：方案四是最合理的。虽然每个方案都有自身的优点，但是我们的目的是为了解决同步问题。首先，只要是在可行性方面比较差的，像没有采用反馈调节，它不能很好的保证运行的平稳性和精度，就不符合我们的要求。其次，考虑到整个回路的经济性和复杂性，甚至可以结合实际应用环境，很明显方案四才是我们最佳的选择。
3 总体参数的选择与确定
3.1概述
在进行设计时，总体参数是我们进行设计的方向标，是我们进行后续研究设计的基石，是我们进行参数验证的标准。
这里所谓的总体参数，主要是指本课题所要求达到的技术要求和一些在进行液压系统详细设计之前所应确定的参数 。进行一项设计，我们首先最基本的要满足规定的任务要求，其次我们的研究要有章可循，那么在进行详细设计之前我们应该先确定一下与设计紧密相关的总体参数，便于为后续设计提供一个参照或是标准。
3.2总体参数的选择与确定
3.2.1课题要求的参数
根据本课题的需要，所涉及的参数标准如下： （1）汽车的载重量一般在10t以上；
（2）已达到汽车的翻转速度是3m/min（0.05m/s）以上； （3）液压缸的同步精度应达到0.1%以上。
鉴于以上参数要求，借助于相关书籍，我又确定一些与详细设计相关的参数。 3.2.2其它参数设定
首先，我们应选择一个现有车型作为一个参考。经过查阅《中国汽车车型手册》（中国汽车工业总公司、中国汽车技术研究中心编；山东科学技术出版社；1993年7月），选择其中一款车型作为标准，其具体参数如下： （1）型号：北方奔驰重型自卸车ND3312D35J； （2）部分详细参数：<1>额定载重15970（kg）（考虑车厢自重和方便计算，将 重量调为 17t）；
<2>货箱尺寸7200x2300x1100（mm）
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