工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统及控制方法与流程

文档序号:19316224发布日期:2019-12-04 00:01阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统,包括液压动力系统、电控系统,以及至少一个执行元件,其特征在于,液压动力系统包括节流阀、液压油泵、过滤器和溢流阀;电控系统包括压力传感器、变频器、电动机、测功仪、控制手柄和控制器;

变频器依次通过电动机、测功仪连接定量液压油泵,定量液压油泵吸油口通过过滤器连接液压油油箱,排油口依次通过溢流阀、阻尼器连接液压油油箱;

定量液压油泵排油口连接有压力传感器,用于监测排油口的压力值;

执行元件进油口连接两个节流阀,其中一个节流阀接定量液压油泵排油口,另一个节流阀通过阻尼器接液压油油箱;

执行元件回油口连接两个节流阀,其中一个节流阀接定量液压油泵排油口,另一个节流阀通过阻尼器接液压油油箱;

执行元件进油口和回油口均连接有压力传感器,用于监测进油口和回油口的压力值;

执行元件负载端连接有负载模拟模块,执行元件上还连接有位移传感器/转速传感器,用于监测执行元件上负载模拟模块的位移信号/转速信号;

每个节流阀与阻尼器之间的油路上均连接有压力传感器,用于监测节流阀与阻尼器之间的油路上的压力值;

溢流阀与阻尼器之间的油路上连接有压力传感器,用于监测溢流阀与阻尼器之间的油路上的压力值;

控制手柄与控制器电连接;

控制器内部存储有若干计算公式,用于接收控制手柄输入的信号,并根据接收到的信号控制执行元件动作;用于接收上述各传感器以及测功仪传送的电信号,用于分析处理接收到的电信号,并根据分析结果调节流阀的开口大小以及变频器电源频率。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统,其特征在于,还包括实验平台,安装在实验平台下方的第一控制柜和第二控制柜,液压动力系统安装在第一控制柜内,其中,液压缸和液压马达安装在实验平台上,电动控制系统在第二控制柜内;实验平台上还安装有显示器,显示器与电动控制系统中的控制电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统,其特征在于,控制手柄包括第一手柄和第二手柄,第一手柄或第二手柄留有一路冗余控制信号。

4.根据权利要求3所述的一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统,其特征在于,执行元件为液压缸或液压马达;

若执行元件为液压缸,负载模拟模块为质量块和弹簧,执行元件进油口开设在液压缸无杆腔处,回油口设置在液压缸有杆腔处;质量块安装在液压缸活塞杆顶部,质量块上方通过弹簧安装有安装支架,位移传感器安装在安装支架;

若执行元件为液压马达,负载模拟模块为转动惯量质量块,执行元件进油口为液压马达吸油口,回油口为液压马达排油口;液压马达的转轴上安装有转速传感器,用于检测液压马达的转速信号;转动惯量质量块安装在液压马达转轴顶部。

5.根据权利要求4所述的一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统,其特征在于,执行元件包括两个液压缸、一个液压马达。

6.根据权利要求1所述的一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统,其特征在于,计算公式包括液压缸输出功率pc、液压马达输出功率pm、定量液压泵输出功率pp、以及液压系统的传动效率η、压力标准值p标、液压缸输出液压流量以及液压马达/定量液压泵输出液压流量的公式。

7.一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统的控制方法,其特征在于,若执行元件为液压缸,控制方法如下:

当控制手柄控制液压缸伸出时,控制器根据控制手柄输入的给定信号,控制液压缸回油口处与定量液压油泵连接的节流阀关闭,另一个节流阀最大开启;同时,控制器根据液压缸上的位移传感器传送的位移信号,对时间求一阶导数得到速度反馈信号后,将接收到的给定信号与反馈信号进行比较,若给定信号大于反馈信号,控制器控制进油口处与定量液压油泵连接的节流阀开口增大、与液压油油箱连接的节流阀开口减小;若给定信号等于反馈信号,控制器控制进油口处两个节流阀开口大小不变;若给定信号小于反馈信号,控制器控制进油口处与定量液压油泵连接的节流阀开口减小、与液压油油箱连接的节流阀开口增大;

当控制手柄控制液压缸缩回时,控制器根据控制手柄输入的给定信号,控制液压缸进油口处与定量液压油泵连接的节流阀关闭、与液压油油箱连接的节流阀最大开启;同时,控制器根据液压缸上的位移传感器传送的位移信号,对时间求一阶导数得到速度反馈信号后,将接收到的给定信号与反馈信号进行比较,若给定信号大于反馈信号,控制器控制回油口处与定量液压油泵连接的节流阀开口增大、与液压油油箱连接的节流阀开口减小;若给定信号等于反馈信号,控制器控制回油口处两个节流阀开口大小不变;若给定信号小于反馈信号,控制器控制回油口处与定量液压油泵连接的节流阀开口减小、与液压油油箱连接的节流阀开口增大;

若执行元件为液压马达,控制方法如下:

当控制手柄控制液压马达右旋时,控制方法与控制液压缸伸出的方法相同,其中,反馈信号为液压马达上转轴上的转速传感器传送的转速信号;

当控制手柄控制液压马达左旋时,控制方法与控制液压缸缩回的方法相同,其中,反馈信号为液压马达上转轴上的转速传感器传送的转速信号。

8.根据权利要求7所述的一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统的控制方法,其特征在于,还包括为模拟实验系统按需供给液压油的控制方法,具体方法如下:

在控制器中存储执行元件的结构参数,该参数包括液压缸的直径和杆径,液压马达的排量,控制手柄的给定信号传送至控制器中,控制器根据控制手柄输入的给定信号和对应的执行元件的结构参数,计算得出液压系统所需流量信息,并根据得到的电动机转速通过变频器对电动机的转速进行控制,从而控制液压泵提供计算得出的所需流量。


技术总结
本发明公开一种工程机械负载口独立控制液压模拟实验系统及控制方法,通过控制节流阀的开启或关闭,能够实现执行元件负载口独立控制回路的实验研究,采用压力传感器、位移传感器、转速传感器、测功仪对实验数据进行采集,并通过控制器进行存储和分析,对节流阀的开口大小进行控制,从而提高实验效率,降低实验成本,为工程机械负载口独立控制系统的研发提供实验平台。

技术研发人员:刘成强;黄传辉;李志;张磊;刘畅;徐经顾;邹亦璠;耿以娜;黄雅坤
受保护的技术使用者:徐州工程学院
技术研发日:2019.08.08
技术公布日:2019.12.03
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