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1、多泵多電機驅(qū)動系統(tǒng)輸出速度的理論分析溫德生中國,秦皇島,燕山大學(xué)機械工程學(xué)院通信作者(電子郵箱:wjyanyuan@yahoo.com.cn,wendesheng@yahoo.com.cn)(收稿日期:2010年6月13日接收日期:2011年1月18日在線出版日期:2011年2月21日)摘要:本文提出的是一個多泵多馬達液壓系統(tǒng)的理論,它基于對流行的液壓傳動和雙定子電機(泵)的優(yōu)缺點進行分析。以單動固定位移多泵多馬達驅(qū)動系統(tǒng)為例,對各種連接的新型液壓傳動的輸出速度進行了理論分析。本文的研究工作為多泵多馬達驅(qū)動系統(tǒng)及系統(tǒng)的原理圖設(shè)計的研究奠定了理論基礎(chǔ)。關(guān)
2、鍵詞:多泵多馬達驅(qū)動系統(tǒng),連接方式,扭矩,轉(zhuǎn)動速度,差動電動機1.引言隨著液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用和液壓元件的快速發(fā)展,對流量和壓力液壓泵電機,轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等噪聲,效率,壽命,耐沖擊,具體電源,控制方法及其他方面產(chǎn)生更高的要求。為了提高液壓傳動部件而應(yīng)用相關(guān)技術(shù)和新材料的新的密封和潤滑方法引起了學(xué)者的關(guān)注。而其他的研究人員正在試圖改變部分摩擦材料來改善性能和提高電機的壽命。所有這些研究都是基于現(xiàn)有的工作原理和液壓泵及馬達。然而,很少人對液壓元件[1-4]的工作原理進行了研究。一般來說,常用的液壓傳動系統(tǒng)由單泵和一個旋轉(zhuǎn)在一個殼的相應(yīng)的單電機定子[5,6]組成。
3、雖然被廣泛使用,在實際應(yīng)用中這類的傳輸系統(tǒng)仍有一些缺點:1)當(dāng)液壓系統(tǒng)中需要有若干不同的固定流量需要多個固定位移泵。2)當(dāng)液壓系統(tǒng)兩個或兩個以上的變流量是必要的,兩個以上的變量位移泵需要完成的工作。3)當(dāng)液壓系統(tǒng)有兩個或更多的不同壓力時,一個泵作為動力不能壓縮。因此,釋放閥必須使用。注意減壓閥浪費能量,因為這種能量在該閥不產(chǎn)生功率并且損失的功率在液壓系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化成熱量。這也是油溫升高的直接原因,這將導(dǎo)致泄漏,磨損和低效率,也可能降低液壓系統(tǒng)的使用壽命。它僅僅被設(shè)計用于提供使用一個泵的不同壓力的液壓系統(tǒng)。4)當(dāng)多個驅(qū)動器需要在不同的壓力和流量下實現(xiàn)同步運動
4、,一個傳統(tǒng)的液壓泵不能滿足要求。當(dāng)氣缸直徑氣缸數(shù)不同,它要實現(xiàn)同步運動更加困難。5)當(dāng)一個電機需要輸出多個固定轉(zhuǎn)矩和恒定轉(zhuǎn)速,但現(xiàn)有固定位移電機不能滿足需要??傊趯嶋H使用中要解決上述液壓傳動的問題是不容易的。發(fā)展一些新的類型的液壓元件和傳輸模式是實際應(yīng)用中的解決方案。雙定子電機的試驗成功為多泵多馬達液壓系統(tǒng)的進一步研究打下了良好的基礎(chǔ)。在這篇文章中,對多泵多電機傳動系統(tǒng)和新型的液壓元件圖形符號進行定義。以一個單作用固定位移多泵多馬達17作為一個例子簡要回顧了雙定子泵(電機)原理后,對各種連接輸出轉(zhuǎn)速進行了詳細的分析?;诂F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和液壓元件的工作原
5、理對多泵多馬達液壓系統(tǒng)研究是一個重要和具有挑戰(zhàn)性的問題。出于這個原因,我們試圖創(chuàng)結(jié)構(gòu)和組件的工作原理領(lǐng)域,進行了一系列創(chuàng)新,可以較好地解決上述問題。2.多泵多馬達的定義有國家專利的等寬曲線雙定子泵(馬達)在中國國家自然科學(xué)基金的支持下成功的進行了測試。當(dāng)它被用來作為泵,可在殼中形成幾個泵。它不同于現(xiàn)有的幾個泵在一個殼的液壓元件,但泵及定子和轉(zhuǎn)子的數(shù)量都是一樣的。這種泵,無論有多少泵,一個定子(或轉(zhuǎn)子)對應(yīng)于兩個轉(zhuǎn)子(或兩定子)是必要的。它具有體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡單,在特定的電源效率高,可以輸出不同流量的優(yōu)點。這種新型泵稱作一殼多泵。同樣的,當(dāng)它被用來
6、作為電機,我們可以在一殼中得到確定數(shù)量的電機并且輸入不同的流速。多速電機或差繞電機也可以獲得。同樣,這種電機一殼多機。由雙定子多泵多馬達組成的新型液壓傳動定義為多泵多電機傳動。有幾種不同的組合,如單電機單泵,單泵多馬達,單機多電機多泵多泵。在多泵多馬達系統(tǒng),一些典型電路,如單動和雙動氣缸同步電路,單動和雙動氣缸帶多級調(diào)速電路,可通過液壓缸和多泵組合得到的。3.結(jié)構(gòu)及工作原理多泵多電機傳動系統(tǒng)的基礎(chǔ)是多泵多馬達,它是基于雙定子泵和電機的研究。目前,對液壓泵和馬達的基本結(jié)構(gòu)特征是在一個殼中一個轉(zhuǎn)子對應(yīng)一個定子。這種新型電機/泵不同于現(xiàn)有的泵和馬達,它有兩個
7、定子對應(yīng)一個轉(zhuǎn)子和一定數(shù)量的輸入和輸出端口,這依賴于動作次數(shù)。這種新型的結(jié)構(gòu)被稱為雙定子,可滿足泵或馬達的實際需要。例如,寬度相等的曲線雙定子泵(馬達)(如圖1所示)提出了包括內(nèi)定子(1),外定子(3),轉(zhuǎn)子(2),內(nèi)輥(6),連桿(7)和一個外輥(8)。殼體上的兩對入口和出口端口用于抽吸和輸送作用。他內(nèi)、外定子是相等的,兩者之間的距離條紋是相似曲線。為了形成一個可變?nèi)莘e,轉(zhuǎn)子和定子中心之間的距離是確定的。在外泵的控制量是由外定子,外輥(S),轉(zhuǎn)子,連接桿和兩個側(cè)板組成。入口和出口段由位于兩個側(cè)板的閥板來達到控制泵的功能。同樣的,內(nèi)泵控制量由內(nèi)定子,內(nèi)
8、輥(S),連桿,轉(zhuǎn)子和兩個側(cè)板組成。因此,內(nèi)部和外部的泵在泵殼。與具有相同作用時間和容積泵相比