泵控液压缸技术 课件 第6章单泵控双出杆液压缸系统

泵控液压缸技术泵控液压缸技术单泵控双出杆液压缸系统66.1系统原理增压装置液压泵散热装置伺服阀伺服阀伺服阀液压缸液压缸液压缸电机—泵电机—泵电机—泵蓄能器蓄能器蓄能器过滤器系统原理第1节伺服阀控双出杆液压缸系统泵控双出杆液压缸系统特点：功率密度大、动态响应快、能效低、泄漏、管路复杂特点：能效高、安全冗余度高、功率密度低、成本高系统原理第1节泵控双出杆液压缸系统构成泵控双出杆液压缸系统工作原理1-双出杆液压缸，2-作业机构，3-安全阀，4-单向阀，5-蓄能器，6-变排量液压泵，7-定转速电动机系统原理第1节特点泵控双出杆液压缸系统工作原理能量传递过程为电能—机械能—液压能，能量转换和传递环节少；在外负载作用下，液压缸输出高压油反向驱动液压泵，电机发电；变转速定排量系统的液压缸速度和方向由电机转速和转向决定；定转速变排量系统的液压缸速度和方向由液压泵斜盘摆角决定；系统原理第1节为使液压泵流量与液压缸流量相匹配，容腔有效作用面积A1与A2相等，液压泵进出油口与这两个容腔连通，其本质与泵直驱双出杆液压缸系统相同，具有结构紧凑，安装空间小的优势。对称单出杆液压缸中，活塞杆为中空结构，形成容腔，其有效作用面积为A1，活塞杆与缸体之间形成容腔，其有效作用面积A2，活塞与缸体柱塞之间形成的容腔与空气连通。泵控对称单出杆液压缸系统原理系统原理第1节对称单出杆液压缸的一个容腔可与蓄能器连接，实现重载机械臂重力势能回收。以挖掘机动臂为例，采用泵控对称单出杆液压缸系统，实现动臂重力势能高能效回收与利用。应用于挖掘机动臂泵控对称单出杆液压缸系统原理系统原理第1节试验样机动臂电机泵控制阀组储能单元动力电池指标满载功率能耗原机负流量系统183kW936kJ势能储用集成驱动系统95kW229kJ以38吨挖掘机为例，与原机负流量系统相比，泵控对称单出杆液压缸系统能耗可降低75%，满载峰值功率可降低48%。系统原理第1节多腔液压缸的两个容腔有效作用面积可设计为相等，为实现泵控液压缸系统提供便利；多腔液压缸包括驱动腔B、C和储能腔A､D。B､C腔与泵控回路连接，A､D腔通过控制阀与蓄能器连接；根据多腔液压缸输出力需求，A、D腔分别通过三个液压阀与低压、中压和高压回路连通；小功率泵控回路负责运动控制，开式阀控回路以较大功率驱动四容腔液压缸；多级压力轨回路由于具有系统能效高，建压速度快，驱动与动势能回收利用一体化等优势。泵控多腔液压缸系统原理谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术单泵控双出杆液压缸系统66.2基础理论基础理论第2节作为泵控双出杆液压缸的动力源，伺服电机起着至关重要的作用，它能根据输入的电信号，精确地调节转速和转向。在航空航天等对精度要求极高的领域，伺服电机的高响应速度和精准的转速控制能力，确保了飞行器的各种动作能够快速、准确地执行。伺服电机液压传动运动基础理论第2节与伺服电机紧密相连的双向柱塞泵，是泵控双出杆液压缸实现液压能转换的关键部件。其进出油方向可逆的特性，使得系统能够灵活地控制液压油的流向，从而实现执行机构的双向运动。双向柱塞泵的设计精度和制造工艺直接影响着泵控双出杆液压缸系统的工作效率和稳定性，高精度的柱塞与柱塞孔配合，能够有效减少泄漏，提高泵的容积效率。伺服电机液压传动运动运动运动Q=n×V柱塞泵流量n为伺服电机转速，V为柱塞泵排量基础理论第2节阀组在泵控双出杆液压缸中承担着控制液压油流量、压力和流向的重要任务。它由多种类型的阀门组成，如溢流阀、换向阀、节流阀等。这些液压阀相互配合，协同工作，确保泵控双出杆液压缸系统能够根据不同的工作需求，精确地调节液压系统的各项参数。伺服电机液压传动运动基础理论第2节为了实现对泵控双出杆液压缸系统的精确控制和实时监测，传感器发挥着不可或缺的作用。常见的传感器包括位移传感器、压力传感器和速度传感器等。这些传感器将采集到的物理量转换为电信号，传输给控制系统，使得控制系统能够根据实际工况，及时、准确地调整泵控双出杆液压缸系统的工作状态。压力反馈位移反馈转速反馈基础理论第2节为了确保系统能够精确地按照预定要求工作，通常采用闭环控制策略。传感器实时监测执行机构的位移、速度和系统压力等参数，并将这些信息反馈给控制系统。控制系统根据偏差值调整伺服电机的控制信号，使伺服电机的运行状态发生改变，进而调整柱塞泵的输出流量和压力，最终使执行机构的实际运行参数趋近于目标值。谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术单泵控双出杆液压缸系统66.4航空航天用电静液执行器航空航天用电静液执行器第4节飞行操纵系统是控制飞机飞行安全的关键系统，通过传递指令偏转舵面调整飞行状态与轨迹，该系统包含主操纵系统（副翼、升降舵、方向舵）和次级操纵系统（襟翼、扰流板等），采用机械、液压或电气传动驱动舵面。航空航天用电静液执行器第4节飞机操纵系统发展历程伺服阀控缸执行器原理航空航天用电静液执行器第4节美国穆格电静液执行器产品电静液执行器系统原理与泵直驱双出杆液压缸系统相同，包含伺服电机、液压泵、蓄能器和液压缸，特点在于将上述元件集成于同一执行器。优势：不需要中央液压系统提供液压能，省去了遍布机身的液压管路和备份管路，不仅可以省下空间和重量，而且有效节省了发动机能源消耗，同时提高飞控系统安全性。航空航天用电静液执行器第4节F-35战斗机舵面控制原理水平尾翼执行器

方向舵执行器

系统原理第1节电备份液压伺服执行器（ElectricBackupHydraulicActuationEBHA）具有非相似双余度作动技术特点，集成了常规电液伺服作动和电静液作动的优点，自身可靠性高、维护性好。当普通飞机液压系统可用时，备用电动液压执行系统可作为传统的电液伺服执行器运行，并在飞机液压系统丢失时作为静电执行器运行。电备份执行器原理派克汉尼芬电备份执行器产品系统原理第1节电静液执行器发展趋势智能化轻量化高可靠以余度数字伺服技术为基础，采用智能补偿算法和控制策略提高执行器的性能数字控制可以采用智能故障诊断技术实现执行器的故障定位隔离轻量化材料、3D打印技术，执行器一体化设计高功重比电动