臥式鉚壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計含11張CAD圖,臥式,鉚壓機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計,11,十一,cad XX設(shè)計(XXX)外文資料翻譯 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 外文出處： www.CNKI.com 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 20XX年03月 SR液壓泵的驅(qū)動性能 b.c .金姆;d·h·李;j·w·安 EME部門;慶星大學,608 - 736年,韓國釜山 奧蒂斯,昌原,韓國 摘要：本文提出了一個采用變速SR驅(qū)動器和恒流泵的液壓泵系統(tǒng)。液壓泵選用最大速度、轉(zhuǎn)矩決心的機械規(guī)格。驅(qū)動系統(tǒng)在最低功耗的基礎(chǔ)上保持預(yù)設(shè)油壓。為了節(jié)省液壓泵電力和油壓的功耗，操作速度SR的SRM信號反饋到DSP控制器和驅(qū)動控制。試驗裝置有一個2.2千瓦,12/8極SR電機和基于DSP設(shè)計和測試的數(shù)字控制器。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)有一些不錯的功能,如效率高和快速響應(yīng)的特性。 1.引言 液壓泵系統(tǒng)十分廣泛的用于建造機械、車輛制動系統(tǒng)和工業(yè)應(yīng)用的自動控制系統(tǒng)。液壓泵系統(tǒng)的高動力特性可以使它提供高動力和流暢平穩(wěn)的控制力。液壓泵系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩在試驗中有了戲劇性的改變，液壓泵電機為了獲得高運行效率而滿載載荷。最近, 驅(qū)動液壓泵系統(tǒng)的高性能之所以非常受關(guān)注歸功于它的電機可以平穩(wěn)和迅速的使電源達到負載[1]。 在傳統(tǒng)的液壓泵系統(tǒng)中, 感應(yīng)電動機由于成本和操作簡單而被廣泛應(yīng)用。然而,一般的具有可變負載條件的感應(yīng)電動機 的速度控制系統(tǒng)已經(jīng)不適用于高性能的液壓泵系統(tǒng),而且傳動感應(yīng)電動機的變速控制需要額外的逆變器系統(tǒng)。 最近,調(diào)查發(fā)現(xiàn)SRM(開關(guān)磁阻電動機)由于機械強度和成本優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于工業(yè)[2 - 6]。SRM的簡便、低成本、和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是適合于變速和牽引應(yīng)用程序的。SRM結(jié)構(gòu)簡單,而且因為每個階段的分離能夠快速直觀的找到錯誤[7]。此外,由于SRM有著高的功率和轉(zhuǎn)矩重量比率以及寬的調(diào)速范圍和良好的起動特性，因此它適用于經(jīng)常停止,或者開始就處于滿載條件的液壓泵系統(tǒng)[9-11]。 在本文中,SR驅(qū)動系統(tǒng)通過適當?shù)挠蛪嚎刂品椒ㄌ岢隽撕愣ㄈ萘恳簤罕孟到y(tǒng)。從基本的機械規(guī)格的液壓油泵,電機轉(zhuǎn)速和基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)矩得到了由有限元法為原型設(shè)計的SRM。為了使操作性能更適合自身，電動機的速度和轉(zhuǎn)矩被節(jié)能模式控制以減少油溫的上升。根據(jù)SR傳動系統(tǒng)液壓泵測試與傳統(tǒng)的液壓泵和實驗結(jié)果表明,該SR驅(qū)動適用于高性能液壓泵系統(tǒng)。 2.SR推動液壓泵 2.1 SRM的設(shè)計 傳統(tǒng)液壓泵由于能夠方便的將馬達驅(qū)動改為感應(yīng)電動機，所以感應(yīng)電動機尺寸決定了SRM的外部尺寸。根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩和額定速度特性進行詳細的設(shè)計得到了該液壓泵的機械規(guī)格。 最大流量的液壓泵是由容積效率和泵轉(zhuǎn)速如下[1]： Qmax=nm?vp (1) 這里： Qmax ：最大輸出通量 nm：泵速率[rpm] vp：泵流量[] 在壓力確定的與假設(shè)恒定輸出通量和不損失油液壓泵如下： Pp=Tm/Vp （2） 這里： Pp ：油壓 [Mpa] Tm ：泵轉(zhuǎn)矩[Nm] 從方程(1)和(2), SRM的最大轉(zhuǎn)矩和額定速度分別為9.7(Nm)和3000(rpm)。 盡管許多優(yōu)點特性,但SRM液壓泵在實際應(yīng)用中有諸多限制如由于噪聲和機械振動。而且根據(jù)定子和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)組，SRM使用的磁阻轉(zhuǎn)矩和性能是有很大不同的。所以設(shè)計過程的SRM不同于直流和交流電機。 SRM弧是一般結(jié)合定子和轉(zhuǎn)子極陣列的6/4的賠率,8/6的12/8和16/12。然而8/6和16/12 SRM不適合液壓泵應(yīng)用于四相逆變器系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本問題。在本文中, 因為轉(zhuǎn)矩脈動和SRM噪聲定子和轉(zhuǎn)子的數(shù)量組合是選定的12/8。 為了液壓泵SRM得到一個好的性能,根據(jù)效率和轉(zhuǎn)矩特性進行了定子和轉(zhuǎn)子極弧分析。圖1顯示了根據(jù)效率和輸出轉(zhuǎn)矩特性定子和轉(zhuǎn)子極弧的模擬結(jié)果。 （a） 效率特性 （b） 轉(zhuǎn)矩特性 圖1 SRM根據(jù)定子和轉(zhuǎn)子極弧的實驗結(jié)果 模擬是通過改變定子極弧來實現(xiàn)改變轉(zhuǎn)子極弧。在圖1, 在低定子和轉(zhuǎn)子極弧時輸出轉(zhuǎn)矩和效率是更好的。然而,在關(guān)鍵的定子和轉(zhuǎn)子弧, 在一些轉(zhuǎn)子位置由于死區(qū)輸出轉(zhuǎn)矩為零，自起動是不可能的。在本文中, 考慮了效率、轉(zhuǎn)矩和死區(qū)定子和轉(zhuǎn)子極弧決心為15和16[度]。 圖2顯示了固定外尺寸的SRM根據(jù)深度率的定子、轉(zhuǎn)子的磁極和配合而使轉(zhuǎn)矩和效率的變化。雖然,SRM低深度率具有更好的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子極效率特點,但由于SRM的低職業(yè)率和高電流密度與低利率深度使轉(zhuǎn)子磁極有嚴重的制造難度和熱的問題。因為機械振動增大定子連接，厚的薄的定子齒、定子軛被選中范圍在定子齒寬2/3。根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極的速度深度和軛原型SRM的扭矩和效率描述拋物線特性顯示為圖2(b)。效率是減少高速率的轉(zhuǎn)子磁極深度和軛由于濃度的磁通密度。在其他情況下了邊緣效應(yīng)。 在原型SRM，考慮效率和轉(zhuǎn)矩特性的速率，轉(zhuǎn)子的速度極深度和轉(zhuǎn)子磁軛與定子極深度和軛是40[%]和54[%]。 （a） 轉(zhuǎn)矩和效率與深度的定子磁極 （b） 轉(zhuǎn)矩和效率與轉(zhuǎn)子磁極的深度 圖2 SRM定子和轉(zhuǎn)子磁極的特性與深度轉(zhuǎn)矩和效率 2.2設(shè)計比較 表1顯示了規(guī)范和仿真結(jié)果設(shè)計原型SRM 規(guī)范的原型SRM 參數(shù) 數(shù)值 參數(shù) 數(shù)值 堆棧長度 95 [mm] 空氣間隙 0.25[mm] 定子直徑 135[mm] 轉(zhuǎn)動 52 轉(zhuǎn)子直徑 70[mm] 最大扭矩 9.96[Nm] 定子極弧 16 [deg] 回轉(zhuǎn)速度 3000[rpm] 轉(zhuǎn)子極弧 15[deg] 效率 87[%] 圖3顯示了轉(zhuǎn)子和定子的截面,總成的設(shè)計原型為液壓泵應(yīng)用。SRM額定輸出功率是2.2(千瓦)220(Vac)輸入電壓。堆棧長度是95[mm]和轉(zhuǎn)相繞組的數(shù)量是52轉(zhuǎn)。 （a） 原型SRM的截面 （b） 轉(zhuǎn)子 （c） 定子 3. 對SRM液壓泵的控制 圖4表示液壓泵的煙道和油-壓力的關(guān)系。在預(yù)置油壓、流量泵是有限的最大通量超過預(yù)設(shè)油壓、流量控制節(jié)電模式顯示為圖4。在一個高油壓、油溫、快增長與摩擦的高通量。因為這個原因,最大通量是在有限的高油壓范圍。 圖4 通量和油壓的關(guān)系 因為流量恒定容量液壓泵系統(tǒng)電機轉(zhuǎn)速成正比,可以調(diào)整液壓泵的通量控制電機的速度。 圖5通量和油壓控制的方塊圖 圖5顯示了通量和油壓控制與節(jié)能模式的框圖。SRM的參考速度, 參考通量和實際油壓是分別正比于由Pref , Pact。為了控制油壓, 參考比例控制器確定泵的外控制回路速度。PI速度控制器調(diào)整實際的SRM在內(nèi)部控制循環(huán)速度。預(yù)設(shè)在節(jié)電模式通量時間表是由機械結(jié)構(gòu)的液壓泵和石油顯示。在油壓控制器(圖4),如果參考速度的p控制器是大于節(jié)電模式速度,那么速度的節(jié)電模式被選中作為一個新的參考價值。 圖6解釋提出液壓泵系統(tǒng)與SR驅(qū)動的控制框圖。SRM為驅(qū)動泵齒輪和輸出通量的油罐。 圖6液壓泵系統(tǒng)與SR驅(qū)動的全框圖 4、實驗和結(jié)果 4.1實驗系統(tǒng)設(shè)置 原型SR驅(qū)動液壓油泵系統(tǒng)是以速度和轉(zhuǎn)速-扭矩響應(yīng)特性的方向進行測試。圖7顯示了試驗裝置的液壓泵系統(tǒng)原型SR驅(qū)動。 圖7 水力泵系統(tǒng)與SR驅(qū)動的試驗裝置的 應(yīng)用的SRM數(shù)字控制器是德州儀器的DSP TMS320LF2407。計算的速度由2000年SRM(ppr)光學編碼器和QEP功能得出每個周期為1.6 TMS320LF2407(ms)。 相電流信號和實際油壓信號檢測傳感器和轉(zhuǎn)換為在內(nèi)部10位ADC的DSP數(shù)字數(shù)據(jù)。當前的控制是通過PWM方法實現(xiàn)SRM 100[us]采樣周期。一個不對稱的經(jīng)典逆變器與600[V],50[A]IGBT模塊,提供了對SRM脈沖電源。 2 .實驗結(jié)果 圖8顯示了原型SR驅(qū)動液壓泵系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速-扭矩和操作效率 圖8原型SR驅(qū)動的轉(zhuǎn)速-扭矩和效率特性 為了保證目標在低油壓速度范圍,輸出轉(zhuǎn)矩的SRM是13(Nm),大于所需的最大轉(zhuǎn)矩9.7(Nm)。在SR驅(qū)動器在滿載狀態(tài)的最大操作效率是84[%]這是低于經(jīng)典變頻系統(tǒng)設(shè)計值87[%]由于制造誤差和控制條件的。 圖9顯示了通量響應(yīng)的液壓泵。參考通量在5(Mpa)油壓情況下改變?yōu)?5(L/min)到5(L/min)。在節(jié)電模式由于參考通量是有限的，實際的油壓僅為2(Mpa)。在低通量,實際的油壓是快速增加的參考價值5(Mpa)顯示為圖8。 圖9通量控制液壓泵的結(jié)果在5(Mpa) 圖10分別是泵在I.25、2和3.0(Mpa) 的階躍響應(yīng)。在圖9是到達在參考價值在200(ms) 實際油壓力和電機的速度調(diào)節(jié)根據(jù)油壓。 圖10油壓控制的特點 在液壓泵系統(tǒng), 因為液壓油的粘度，液壓油的溫度變化是非常重要的。在高溫情況下很難保持液壓油的油壓低粘度，而在低溫條件下高粘度液壓油的壓力變化會發(fā)生快速響應(yīng)。在圖11中電動機和液壓油的溫度變化顯示了一個穩(wěn)定的操作。 圖11溫度變化的SRM和石油在連續(xù)操作的液壓泵 結(jié) 論 本文研究了SR驅(qū)動液壓泵系統(tǒng)的性能。在傳統(tǒng)的液壓泵系統(tǒng),感應(yīng)電動機驅(qū)動系統(tǒng)被替換為一個原型SR驅(qū)動。一個考慮效率和輸出轉(zhuǎn)矩12/8的2.2[kw]SRM設(shè)計。 原型SR驅(qū)動在全負載時的液壓泵系統(tǒng)時具有84[%]效率。很好的實現(xiàn)SRM可以快速動態(tài)響應(yīng)油壓控制的系列轉(zhuǎn)矩特性。 在DSP控制器與節(jié)電模式,因為是限制實際油壓和通量的故提出了原型SR驅(qū)動液壓泵。其組成是由PI速度控制器的內(nèi)循環(huán)和外p壓力控制器控制通量，油壓與光學編碼器以及壓力傳感器。 實驗結(jié)果顯示液壓泵系統(tǒng)與SR驅(qū)動具有更多的優(yōu)點。 致 謝 本工作是在先進的電機和電力電子中心(AEMPEC)進行, 這是由韓國MOCIE(商務(wù)部、工業(yè)和能源)下屬電氣和科學研究所(KESRI)(r - 2005 b - 109)支持。 參考文獻 [1] 詹姆·l·約翰遜et al,介紹流體動力,科學與技術(shù),2004 [2] C.S.金姆, M·G·金,h . g .李和J·W·安,“發(fā)展和驅(qū)動系統(tǒng)為小型SRM拖板車”年度Proc。的KIEE,頁732 - 734。 [3] C.S. 金姆,,S.G.哦,J.W.安和Y .M.黃,”的設(shè)計和特點為低速車輛SRM驅(qū)動“年度proc的KIEE,頁871 - 873 [4] 阿里瓦埃勒,杰夫Zuraski,法哈德 保侖和阿肖克 強迪,建模和分析電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”轉(zhuǎn)向和懸架技術(shù)研討會,1999 (5] P.J.勞倫斯,J.M.斯蒂芬森和P.T.菲利普et al,“變速開關(guān)磁阻電機”,IEE 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