文章編號(hào)004液壓變壓器與液壓蓄能器串聯(lián)使用的優(yōu)化條件及能量回收研究董宏林姜繼海吳盛林液壓蓄能器組合使用的優(yōu)點(diǎn)及優(yōu)化條件，建立了兩者組成的子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并在簡(jiǎn)化的條件下給出了該系統(tǒng)微分方程的解析解。以次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)為應(yīng)用背景。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果證實(shí)了該方案的可行性。

　　在液壓系統(tǒng)中，恒壓系統(tǒng)比恒流系統(tǒng)更具有優(yōu)點(diǎn)，尤其是恒壓網(wǎng)絡(luò)下的次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)，其能量利用效率高，控制性能好，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。但是在次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前還沒(méi)有種高效可接受的方案把系統(tǒng)的恒壓流體轉(zhuǎn)換成液壓油缸所需的可變壓力和流量。此外在理論雖然次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)可以進(jìn)行能量回收，但是作為儲(chǔ)存能量的液壓元件液壓蓓能器，如果沒(méi)有壓力調(diào)節(jié)元件與其配合使用，其儲(chǔ)能利用效果較差。因此許多資料都提出應(yīng)該通過(guò)研究解決這個(gè)問(wèn)，1液壓變壓器筒介液壓變犯器是在液旭傳動(dòng)中實(shí)現(xiàn)壓乃轉(zhuǎn)換的種液壓元件相當(dāng)于個(gè)變心Pti換器。對(duì)液壓馬達(dá)泵同軸剛性連接可以組成個(gè)1達(dá)泵元件2為定量元件，兩者組成個(gè)變壓比可調(diào)的液壓變壓器。顯然液壓變壓器的靜態(tài)工作原理可描述為液壓變壓器原理意分，為液壓變1.器輸入鉿出端的流量人2分，為液壓變壓器馬達(dá)部分栗部分的排量為變壓比，瑞典的0也此工程公司設(shè)計(jì)的18液壓變壓器有個(gè)端。除了分，與系統(tǒng)高壓端和負(fù)載端連接的兩個(gè)端口外。還介個(gè)端口與汕箱連接。

　　13液壓變壓器的調(diào)壓端口平臺(tái)的控制力矩較小，甚至可以用力矩馬達(dá)直接實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制，動(dòng)態(tài)特性非常好仙液壓變報(bào)器的笫臺(tái)樣機(jī)己被開發(fā)出來(lái)，并被成功地應(yīng)用在公路提升叉車上，良好的動(dòng)態(tài)特性和低廉的價(jià)格顯出其廣闊的應(yīng)用前奴。目前。本也展開了新型變壓器的研究工作。

　　2液壓變壓器與液壓蓄能器串聯(lián)使用的特點(diǎn)及優(yōu)化條件液壓設(shè)備中有許多能量回收的工況，例如液壓抽油機(jī)的下沖，階段液報(bào)電梯的下降階段液壓驅(qū)動(dòng)車輛的制動(dòng)階段等都在著負(fù)值負(fù)載向動(dòng)力系統(tǒng)回饋能量的工況。理論研究明，進(jìn)行能量回收的液壓蓄能器與可調(diào)式液壓變壓器串聯(lián)使用。能以比較優(yōu)化的方式利用液壓落能器的存儲(chǔ)能力。這是因?yàn)橐簤盒钅芷髑岸擞辛藟毫φ{(diào)節(jié)器后，其初始工作灰力及儲(chǔ)能時(shí)比較高作壓力都可以不受系統(tǒng)的限制。回收能量的液1蓄能器和液1變報(bào)器可以當(dāng)作1獨(dú)立的模塊來(lái)設(shè)計(jì)運(yùn)行。

　　假設(shè)液灰系統(tǒng)中采用皮囊式液壓蓄能器進(jìn)行能量回收。根據(jù)氣休定律有2式中，為液壓蓄能器充氣壓力；1為液壓蓄能器容積；12分別為液壓蓄能器初始工作壓力和比較終工作壓力；I1F2分別為上述兩種狀態(tài)的氣體體積；i，F(xiàn)l分別為蓄能器任意時(shí)刻的狀態(tài)壓力氣體體積；〃為氣體指數(shù)。

　　基金項(xiàng)目浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室訪問(wèn)學(xué)者基金資助項(xiàng)目200101的值由氣體工作條件決定，當(dāng)蓄能器用來(lái)提供大量汕液它釋放能量的速度是很快的。可以認(rèn)為氣休在絕熱條件下工作。則=1.4.此時(shí)液壓蓄能器貯存和釋放能量為將給控制帶來(lái)了定困難。

　　假設(shè)液落能器闈高額定工作壓乃為當(dāng)=，=液壓蓄能器吸收能量比較大，此時(shí)有為了研究液壓蓄能器與液壓變壓器組合使用泵和個(gè)定量泵馬達(dá)同軸連接而成，液壓蓄能器的端口與液壓變壓器的輸出端相連，3，則液壓變壓器內(nèi)部力矩平衡方程為量；0為變壓器內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)角度，為變壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼；7為變壓器內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)的庫(kù)侖摩擦力矩。

　　若把7心當(dāng)作常數(shù)，則液壓蓄能器吸收能量取極值的條件為器來(lái)說(shuō)。比較優(yōu)化地發(fā)揮其儲(chǔ)能效果的條件是液壓蓄能器的充氣壓力為其比較高允許工作壓力的，壓變壓器與液壓蓄能器串聯(lián)結(jié)構(gòu)的4.定量泵馬達(dá)5.液壓蓄能器3液壓蓄能器與液壓變壓器聯(lián)接原理液灰變壓器馬達(dá)和泵兩部分的流量連續(xù)性方程分別為數(shù)學(xué)模型及仿真研究液壓蓄能器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)2.嚴(yán)格地說(shuō)，液壓蓄能器的上腔是容性元件，下腔是慣性元件，此外液壓蓄能器的進(jìn)出油端還有段管路，具有阻尼性質(zhì)。根據(jù)以上特點(diǎn)，液壓蓄能器模型的傳遞函數(shù)可以描述為5.61氣體人3意阻尼；纟為液壓蓄能器氣體剛度4為拉普拉斯算子；為液壓蓄能器入口壓力；為液壓蓄能器當(dāng)量慣性量；741分別為蓄能器段液體的截面積分別為蓄能器段液體管路長(zhǎng)度；為流體的密度。

　　液壓蓄能器任意工作時(shí)刻時(shí)的氣體剛度為器泵部分和馬達(dá)部分的泄漏系數(shù)；17，分別為變壓器粟嗔分和馬達(dá)部分的容腔體積；盡為液體體積彈性模數(shù)。

　　由上述公式可知，對(duì)個(gè)確定的液壓恒壓網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)。與液扎蓄能器串聯(lián)的液壓變壓器輸入輸出的流量心僅是變壓比蓄能器瞬時(shí)狀態(tài)壓力的閑數(shù)。即串聯(lián)子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)。如果設(shè)計(jì)合理。則處丁任意狀態(tài)入輸出流1的控制假設(shè)該調(diào)節(jié)個(gè)1超出各液玉兒件的額定1作范。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功率的回收。這就是帶有液壓變壓器的能量回收子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量回收功率匹配的理論基礎(chǔ)。

　　如果不考慮液壓變壓器泄漏及阻尼，同時(shí)忽略液壓蓄能器的慣性及陽(yáng)則可簡(jiǎn)化式9，式12可得由式9可知。液落能器的氣體剛度是其pJt，ni氣體狀態(tài)灰力的函數(shù)負(fù)兮1薔能器內(nèi)的油1液壓力增加。氣體體積減小。隨沿液壓蓄能器回14.

　　收能量的增加，其氣體剛度也變大，是個(gè)變量，這根據(jù)實(shí)際工況其初始條件為時(shí)間蓄能器輸入流量仿真曲線時(shí)間6輸入輸出流量仿真曲線壓比已達(dá)到其極限值2.67.如果想提高回收時(shí)間可以采用如下方法①多個(gè)液壓蓄能器并聯(lián)以增加液壓蓄能器的容積，合理設(shè)計(jì)液壓變壓器，提高其變壓比的調(diào)節(jié)范圍。由于受液壓蓄能器頷定壓力的限制。膃壓比過(guò)大并沒(méi)有用處。反而增加液壓變壓器的體積。

　　在帶有液壓變壓器的液壓系統(tǒng)。般會(huì)現(xiàn)兩個(gè)積分環(huán)節(jié)串聯(lián)的問(wèn)，這種現(xiàn)象在次調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中非常普遍，將引起系統(tǒng)不穩(wěn)定7.使能量回收系統(tǒng)穩(wěn)定的控制策略是在設(shè)計(jì)個(gè)系統(tǒng)壓力的反饋環(huán)節(jié)的同時(shí)，增加個(gè)變量斜盤轉(zhuǎn)角位置反饋環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的作用本質(zhì)是引入額外環(huán)扦制1 4結(jié)論次調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中利用液變壓器對(duì)液壓蓄能器進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，能夠提高液壓蓄能器蒂能效果，保持次調(diào)節(jié)系統(tǒng)衍性。

　　當(dāng)回收能量蓄能器的充氣壓力為其額定工作壓力的0.308倍，其儲(chǔ)能效果比較優(yōu)。

　　如果系統(tǒng)參數(shù)匹配沾1.變壓比需要調(diào)節(jié)的范圍較小。

　　變壓比及液壓蓄能器輸入輸出流量的仿真，對(duì)液壓系統(tǒng)能量回收的優(yōu)化設(shè)計(jì)及控制具有，定的指導(dǎo)意義。

　　3 =，=當(dāng)功率=利為常數(shù)時(shí)，解上述方程組可得下液壓變壓器由個(gè)比較人排量為屯，的泵軸向剛性連接構(gòu)成，恒壓系統(tǒng)的壓力為液壓蓄能器的充氣壓力為容枳40能量回收蓄能器初始狀態(tài)壓力為厘心4，7分別給出了回收功率為5和正弦函數(shù)80.2叫1從時(shí)變比及液壓蓄能器輸入輸出流量的仿真曲線。從曲線可以看出對(duì)51恒功率的1收。仿真系統(tǒng)收時(shí)間約為65此時(shí)變單道編碼，細(xì)分直線編碼器的研究鄭洪碼的編碼理論及算法。闡述了該直線編碼器；0細(xì)分原，并討論了其測(cè)量精度±1及測(cè)量范圍200，1.

　　Xi；t副矜授1位置編碼器茼述位置編碼器是測(cè)量位置和位移的傳感器，可分為立線編碼器和軸角編碼器。分別測(cè)啁長(zhǎng)度和角度的兒何量。編碼器又有，量式和絕對(duì)式之分。

　　增量式編碼器把位移量變?yōu)殡娒}沖，響應(yīng)迅速結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易小型化但由于其相對(duì)測(cè)量的方式，初上電時(shí)不能獲得絕對(duì)基準(zhǔn)位置，因而旦測(cè)量中途掉電則會(huì)丟失測(cè)量數(shù)據(jù)，另外干擾脈沖產(chǎn)生的誤差也無(wú)法剔除。絕對(duì)式編碼器是將位置信息以進(jìn)制編碼的形式刻制在編碼盤上，其輸出是個(gè)惟幾何量的代碼。與增量式編碼器相比，絕對(duì)式偏碼器具有零點(diǎn)固定抗干擾能力強(qiáng)不怕掉電等優(yōu)點(diǎn)，但制造工藝復(fù)雜不易小型化，使其遠(yuǎn)沒(méi)有，量式編奶器應(yīng)用得普遍1.

　　木文在實(shí)際研究工作的基咄1提出種單道編碼并采用線陣電荷尤合器細(xì)分的直線編碼器。這種傳感器克服了光柵尺的各種缺憾，但仍能達(dá)到光柵尺的測(cè)量砧般人為高精度的設(shè)備需要高精度的制造，但由于采用了單道編碼，使這種傳感器的制造和安裝都沒(méi)有很高的精度要求。例如使用精度為微米級(jí)的直線編碼器，它的編碼刻線誤差可達(dá)10甚至更多。所有的制造及安裝誤差都可在使用前的自檢過(guò)程消除。山于直線編碼器的測(cè)玷原理公將位置，息以編碼的形中直接在編碼尺上讀取當(dāng)前位置信息便可得到相對(duì)零位的絕對(duì)坐標(biāo)。讀數(shù)裝置相對(duì)于編碼尺的位置改變與測(cè)坫過(guò)，的讀數(shù)沒(méi)有任何關(guān)系，因而不存在振動(dòng)變形等干擾的問(wèn)。般電噪聲的影響也可由相同位置的重復(fù)讀數(shù)消除。由于，的弓入，使得編碼范大人增加論上4超過(guò)100而其絕對(duì)測(cè)量精度仍可保持在微米級(jí)，相對(duì)精度可提高到1.

　　2結(jié)構(gòu)與原理電道編碼，細(xì)分直線編碼器的原現(xiàn)結(jié)構(gòu)線，編碼刻在光學(xué)材料上，可以是透射線，細(xì)分讀數(shù)頭的核心元件是個(gè)，線陣器件，照明系統(tǒng)將刻線影像投影到10器件上，工0就獲得名編碼免經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換和沙算處珊，系統(tǒng)就可識(shí)別編碼的數(shù)值，進(jìn)而獲得這個(gè)編碼的位置信息。，細(xì)分讀數(shù)頭除了具有識(shí)別編碼的作用外，另個(gè)主要的功能就是細(xì)分。由于刻線工藝錦兌。鍵合理論。海海交通人7出版社。

　　羅曉鳴。常規(guī)皮囊蓄能器和串聯(lián)皮囊蓄能器衰減壓力脈動(dòng)性能的研宄碩士學(xué)位論文。哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1988姜繼海。次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)及其控制技術(shù)的研宄博士學(xué)位論文。哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學(xué)，150001流體傳動(dòng)及控制研究所博士研究生。主要研究方向?yàn)榱黧w傳動(dòng)及控制機(jī)械學(xué)。發(fā)論文8篇。姜繼海，男，1957年生。哈爾濱工業(yè)大學(xué)流體傳動(dòng)及控制研究所教授博±研宄生導(dǎo)師。吳盛林，男，1938年生。哈爾濱工業(yè)大學(xué)流體傳動(dòng)及控制研究所教授博士研究生導(dǎo)師。