高空升降车ＭＳＣ独立回转阀的稳态特性、动态特性和抗负载波动特性

 

       高空升降车ＭＳＣ独立回转阀的稳态特性、动态特性和抗负载波动特性    广州高空升降车出租, 广州高空升降车租赁, 广州高空升降车公司  动态实验设定操作信号分别由Ｉｓ、２ｓ、３ｓ开后，保持２０ｓ后，又分别以Ｉｓ、２ｓ、３ｓ的速度关闭，共测试四种典型工况，主要观察起动时系统压为冲击，制动时的背压冲击以及起动、制动时的马达流量滞后时间。由于动态实验数据较多，现仅拿出２ｓ快开快关时四种工况的压力流量曲线进行定性分析。空载小惯量工况由ＬａｂＶＩＥ以设定０Ｖ加载模拟空载，回转马达带动１个母飞轮１个子飞轮模拟小惯量。该工况负载惯量较小，要求能够快速响应。压力曲线中可以看到负载压为为１．６ＭＰａ，系统压为１．８ＭＰａ，马背压约０．３ＭＰａ，在起动瞬间，系统压为冲击不到４ＭＰａ，制动时不存在背压冲击。马这流量图中流量快速开启，存在较小抖动。  与稳态实验特性分析时相同，以系统压力变化的时间作为马达开始转动的时间，空载小惯量工况下，起动时的滞后时间为０．１３ｓ，制动时的滞后时间为化３ｓ，滞后时间均较小，满足动态特性需求。

      轻载中惯量工况由ＬａｂＶ圧以设定３Ｖ加载模拟轻载，回转马这带动２个母飞轮１个子飞轮模拟中惯量。轻载中惯量也属于小吨位型的负载，故响应速度作为主要要求。该工况下的动态特性曲线，本次试验的负载压力为２．２ＭＰａ，系统压为为２．５ＭＰａ，起动瞬间的系统压为冲击化仍然不超过４ＭＰａ，制动时不存在背压冲击。马达流量上升迅速轻微抖动，看到起动滞后时间为化化Ｓ，制动滞后时间化２ｓ。  回转阀台架试验，轻载中惯量工况流量滞后曲线重载大惯量工况由ＬａｂＶ圧以设定６Ｖ加载模拟重载，回转马达带动２个母飞轮３个子飞轮模拟大惯量。重载大惯量工况属于大吨位型的负载，由于其负载、惯量均较大，容易出现较大的压为冲击和科动，故该工况下应将运转的安全性和平稳性作为主要考虑因素。重载大惯量工况下的动态特性曲线，负载压力为３．２ＭＰａ，系统压为为３．５ＭＰａ，马达背压０．３Ｍ化，起动时系统压为冲击约４．４ＭＰａ，制动时背压无冲击。流量曲线图中，流量上升稍缓，从起动到全开口共约３．５ｓ，无流量抖动，起动平稳。起动滞后化Ｉｓ，制动滞后化７ｓ。

       极端重载超大惯量工况由ＬａｂＶＩＥ以设定９Ｖ加载模拟极端重载，回转马达带动２个母飞轮５个子飞轮模拟超大惯量。极端重载超大惯量工况对应实际作业中百吨以上吨位的起重机，属于大吨位负载，该工况化应该满足运转的平稳性和安全性的要求。  动态特性曲线，试验的负载压力为５．５ＭＰａ，系统压力为５．８ＭＰａ，马背压仍然保持０．３ＭＰａ，可见在压力控制作用下，各工况都能保持相同背压，起动时系统压力基本无冲击，制动时马背压化不存在冲击。流量曲线中看到马达流量上升较缓，从起动到全开口一共约５ｓ，开启速度稍慢，但保证了开启过程的平稳，避免了压为冲击，减小了对其他系统元件的破坏。 极端重载超大惯量流量滞后曲线对比ＭＳＣ独立阀芯回转阀与传统工位六通回转阀的动态特性曲线，二者的负载压力均在３ＭＰａ左右，ＭＳＣ阀压为稍高一点。从压为对比曲线可以看到传统阀在中位时系统压力较大，起动时压为峰值达到７ＭＰａ，而ＭＳＣ独立阀阀的中位压力较小，且起动过程中压为最大为４．４ＭＰａ，均有效降低，二者背压基本栖同；马化流量方面，ＭＳＣ阀起动较缓，不存在流量抖动，起动制动时稍有滞后，但对于大吨位型的负载工况来说更加平稳安全。为更地说明ＭＳＣ独立阀芯回转阀的动态特性，设置阶跃的控制信号，观察马达流量的响应情况。最大开口时的控制信号为５Ｖ，互次阶跃后分别达到２Ｖ、３Ｖ、５Ｖ，再快速关闭，马达流量响应曲线。 在阶跃控制信号下，马这流量能快速响应，达到控制信号指定流量大小，这是传统液控工位六通回转阀所不能实现的。  抗负载波动特性利用ＬａｂＶ圧力对加载溢流阀设定正弦加载，模拟波动负载，其压为流量曲线，在压力补偿器及流量闭环控制的双重作用下，马这流量基本不受负载波动影响。是与不采用控制策略时的马达流量曲线对比，可见在负载压力达到波峰的时候，无控制下的马边流量会恶减，产生抖动，这在实际工作中会引起重物晃动，降低运行平稳性，而控制下的流量保持稳定，性能更优。

      依照实验方窠，共进行了４种工况下的２０组试验测试，通过分析对比实验数据可知，ＭＳＣ回转阀在稳态时中位系统压为小，背压小，能量损失少，流量线性度、跟随性好，只与操作信号大小有关，拴制死区大大减小；动态时起动压为冲击小，制动无背压冲击，空载小惯量和轻载中惯量工况时阀口开启迅速响应快，重载大惯量和极端重载趙大惯量工况时开启速度稍缓，但起动平稳安全，有效减小压为冲击，减少对其他系统元件的损害，降低使用成本；正弦负载时，马这流量能基本保持不变，保证运行过程中的平稳性。

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      本文以博世力壬乐的ＭＳＣ独立阀芯固转阀为研究对象，针对目前传统互位六通回转阀存在的流量控制死区大，抗负载波动特性差，动态起动、制动时压为冲击大等问题，进行了独立阀芯回转阀的控制策略研究，搭建了ＡＭＥＳｉｍ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联合仿真模型，最后完成台架试验测试。主要的研究工作和结论归纳如下：（１）原理分析。提出回转系统目前存在的问题及原因，分析了独立阀怒技术的原理，与传统单阀芯相叱，增加了控制自由度，使得控制更加灵活，也更节能，在理论上拥有更大优势。ＭＳＣ独立阀芯回转阀则采用该技术，并且具有旁路力补偿功能，通过分别控制入口阀芯和出口阀芯的开度，这到独立控制流量和压力的目的，使回转系统性能的改善成为可能。（２）负载识别。对负载工况按照负载压力和转动惯量大小进行分类，共划分出四种典型工况，推导出计算负载压力和转动惯量的公式，根据此么式计算识别出当前运行的负载工况。（３）控制策略研究。结合ＭＳＣ独立阀回转阀具有旁路压力补偿阀和回转系统运转的特点，制定出对入口阀采用流量控制，对出口阀采用压力控制的控制策略。其具体控制过程是根据操作信号大小，计算出理想流量和理想背压，与实时测量的马达流量和系统背压作差通过ＰＩＤ控制后，输出电磁铁的控制电流，从而形成闭环反馈控制。根据负载工况的不同，采用相应的ＰＩＤ控制参数，实现不同的控制效果，满足各工况下的性能需求。（４）仿真模型建立。前期先应用ＡＭＥＳｉｍ洛建液压回路模型，通过和台架实验曲线比对，确保横型搭建正确。后加入Ｓｉｍｕｌｉ址的控制算法模型，二者进行联合仿真，不断调整控制方窠和控制参数，得到四种工况下较优的控制性能。（５）台架试验。搭建台架试验台，包括液压回路部分和电控部分，对控制器进行编程下载调试，完成ＭＳＣ独立阀芯回转阀的稳态、动态以及抗负载波动特性试验测试。与传统工位六通回转阀对比，ＭＳＣ阀的流量线性度和跟随性大大提高，与操作信号大小成比例，控制死区大大减小，快开快关时起动压为冲击减小约３ＭＰａ，平均２ｓ，制动无压为冲击，重载工况起动制动平稳，负载波动时流量能基本保持不变，性能得到改善。

      本文通过对独立阀芯回转阀的控制略研究，通过仿真模型和台架试验验证，改善了目前回转系统存在的问题，但是由于个人能力有限，还有很多地方可以改进完善，且本文具有重要而深远的实际工程意义，未来还有很大的优化空间，具体来说可以从以下几方面开展：（１）本文虽然进行了负载工况分类，撞导了负载识别的公式，但工况划分比较粗粮，且计算的转动愼量只能作为近似值，可以建立更加准确的负载别算法，使各工况划分更精细，达到更舞的控制效果。（２）在建立ＡＭＥＳｉｍ仿真模型时，没有考虑实车载重时的重力和外界因素的影响，可以建立动为学模型，更准确模拟实际负载工况。（３）本文中流量反馈时由于结构的限制，采用的流量计直接测量反馈，存在一定的滞后性，未来可通过自行设计闽体结构，采用更加准确的流量反馈方法，进一步提升回转阀的性能。

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