臥式鉚壓機液壓系統(tǒng)設計含11張CAD圖

臥式鉚壓機液壓系統(tǒng)設計含11張CAD圖,臥式,鉚壓機,液壓,系統(tǒng),設計,11,十一,cad XX設計(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驅動器和恒流泵的液壓泵系統(tǒng)。液壓泵選用最大速度、轉矩決心的機械規(guī)格。驅動系統(tǒng)在最低功耗的基礎上保持預設油壓。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設計和測試的數字控制器。測試結果表明,該系統(tǒng)有一些不錯的功能,如效率高和快速響應的特性。 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, 驅動液壓泵系統(tǒng)的高性能之所以非常受關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, 感應電動機由于成本和操作簡單而被廣泛應用。然而,一般的具有可變負載條件的感應電動機 的速度控制系統(tǒng)已經不適用于高性能的液壓泵系統(tǒng),而且傳動感應電動機的變速控制需要額外的逆變器系統(tǒng)。 最近,調查發(fā)現SRM(開關磁阻電動機)由于機械強度和成本優(yōu)勢廣泛應用于工業(yè)[2 - 6]。SRM的簡便、低成本、和穩(wěn)定的結構是適合于變速和牽引應用程序的。SRM結構簡單,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有著高的功率和轉矩重量比率以及寬的調速范圍和良好的起動特性，因此它適用于經常停止,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驅動系統(tǒng)通過適當的油壓控制方法提出了恒定容量液壓泵系統(tǒng)。從基本的機械規(guī)格的液壓油泵,電機轉速和基礎的轉矩得到了由有限元法為原型設計的SRM。為了使操作性能更適合自身，電動機的速度和轉矩被節(jié)能模式控制以減少油溫的上升。根據SR傳動系統(tǒng)液壓泵測試與傳統(tǒng)的液壓泵和實驗結果表明,該SR驅動適用于高性能液壓泵系統(tǒng)。 2.SR推動液壓泵 2.1 SRM的設計 傳統(tǒng)液壓泵由于能夠方便的將馬達驅動改為感應電動機，所以感應電動機尺寸決定了SRM的外部尺寸。根據最大轉矩和額定速度特性進行詳細的設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 ：泵轉矩[Nm] 從方程(1)和(2), SRM的最大轉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液壓泵在實際應用中有諸多限制如由于噪聲和機械振動。而且根據定子和轉子磁極數組，SRM使用的磁阻轉矩和性能是有很大不同的。所以設計過程的SRM不同于直流和交流電機。 SRM弧是一般結合定子和轉子極陣列的6/4的賠率,8/6的12/8和16/12。然而8/6和16/12 SRM不適合液壓泵應用于四相逆變器系統(tǒng)的復雜性和成本問題。在本文中, 因為轉矩脈動和SRM噪聲定子和轉子的數量組合是選定的12/8。 為了液壓泵SRM得到一個好的性能,根據效率和轉矩特性進行了定子和轉子極弧分析。圖1顯示了根據效率和輸出轉矩特性定子和轉子極弧的模擬結果。 （a） 效率特性 （b） 轉矩特性 圖1 SRM根據定子和轉子極弧的實驗結果 模擬是通過改變定子極弧來實現改變轉子極弧。在圖1, 在低定子和轉子極弧時輸出轉矩和效率是更好的。然而,在關鍵的定子和轉子弧, 在一些轉子位置由于死區(qū)輸出轉矩為零，自起動是不可能的。在本文中, 考慮了效率、轉矩和死區(qū)定子和轉子極弧決心為15和16[度]。 圖2顯示了固定外尺寸的SRM根據深度率的定子、轉子的磁極和配合而使轉矩和效率的變化。雖然,SRM低深度率具有更好的轉矩和轉子極效率特點,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。根據轉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。 在原型SRM，考慮效率和轉矩特性的速率，轉子的速度極深度和轉子磁軛與定子極深度和軛是40[%]和54[%]。 （a） 轉矩和效率與深度的定子磁極 （b） 轉矩和效率與轉子磁極的深度 圖2 SRM定子和轉子磁極的特性與深度轉矩和效率 2.2設計比較 表1顯示了規(guī)范和仿真結果設計原型SRM 規(guī)范的原型SRM 參數 數值 參數 數值 堆棧長度 95 [mm] 空氣間隙 0.25[mm] 定子直徑 135[mm] 轉動 52 轉子直徑 70[mm] 最大扭矩 9.96[Nm] 定子極弧 16 [deg] 回轉速度 3000[rpm] 轉子極弧 15[deg] 效率 87[%] 圖3顯示了轉子和定子的截面,總成的設計原型為液壓泵應用。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]和轉相繞組的數量是52轉。 （a） 原型SRM的截面 （b） 轉子 （c） 定子 3. 對SRM液壓泵的控制 圖4表示液壓泵的煙道和油-壓力的關系。在預置油壓、流量泵是有限的最大通量超過預設油壓、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 通量和油壓的關系 因為流量恒定容量液壓泵系統(tǒng)電機轉速成正比,可以調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速度控制器調整實際的SRM在內部控制循環(huán)速度。預設在節(jié)電模式通量時間表是由機械結構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驅動的控制框圖。SRM為驅動泵齒輪和輸出通量的油罐。 圖6液壓泵系統(tǒng)與SR驅動的全框圖 4、實驗和結果 4.1實驗系統(tǒng)設置 原型SR驅動液壓油泵系統(tǒng)是以速度和轉速-扭矩響應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驅動。 圖7 水力泵系統(tǒng)與SR驅動的試驗裝置的 應用的SRM數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換為在內部10位ADC的DSP數字數據。當前的控制是通過PWM方法實現SRM 100[us]采樣周期。一個不對稱的經典逆變器與600[V],50[A]IGBT模塊,提供了對SRM脈沖電源。 2 .實驗結果 圖8顯示了原型SR驅動液壓泵系統(tǒng)中的轉速-扭矩和操作效率 圖8原型SR驅動的轉速-扭矩和效率特性 為了保證目標在低油壓速度范圍,輸出轉矩的SRM是13(Nm),大于所需的最大轉矩9.7(Nm)。在SR驅動器在滿載狀態(tài)的最大操作效率是84[%]這是低于經典變頻系統(tǒng)設計值87[%]由于制造誤差和控制條件的。 圖9顯示了通量響應的液壓泵。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果在5(Mpa) 圖10分別是泵在I.25、2和3.0(Mpa) 的階躍響應。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節(jié)根據油壓。 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。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 論 本文研究了SR驅動液壓泵系統(tǒng)的性能。在傳統(tǒng)的液壓泵系統(tǒng),感應電動機驅動系統(tǒng)被替換為一個原型SR驅動。一個考慮效率和輸出轉矩12/8的2.2[kw]SRM設計。 原型SR驅動在全負載時的液壓泵系統(tǒng)時具有84[%]效率。很好的實現SRM可以快速動態(tài)響應油壓控制的系列轉矩特性。 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驅動液壓泵。其組成是由PI速度控制器的內循環(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。 實驗結果顯示液壓泵系統(tǒng)與SR驅動具有更多的優(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,2004 [2] C.S.金姆, M·G·金,h . g .李和J·W·安,“發(fā)展和驅動系統(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,”的設計和特點為低速車輛SRM驅動“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向系統(tǒng)”轉向和懸架技術研討會,1999 (5] P.J.勞倫斯,J.M.斯蒂芬森和P.T.菲利普et al,“變速開關磁阻電機”,IEE Proc。B,vol.127,4號,1980,pp.253 - 265。 [6] H·陳和G·謝,”一個開關磁阻電動機驅動系統(tǒng)為蓄電池電動汽車在煤礦”,在《第五IFAC研討會,1998年低成本自動化,pp.90 - 95。 [7] D.E.卡梅隆,j h朗和S.D.尤門思,起源和減少噪聲在雙凸極可變磁阻電機,臺灣。工業(yè)應用,卷。ia 28,沒有。6、12月1992年,pp.1250 - 1255. 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