防爆电控泵控制系统研究范文

本站小编为你精心准备了防爆电控泵控制系统研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

1防爆电比例减压阀输出特性试验

搭建防爆电比例减压阀输出特性试验系统如图2所示，调节电位器使电压信号在0～5V范围内，分别以0.1V递增和递减输入，记录每一电压输入值稳定后阀的输出压力值。

1.1防爆电比例减压阀输出特性曲线防爆电比例减压阀输出特性曲线如图3所示。图3(a)中1和2两条线为阀分别在递增和递减电压输入下的压力输出值连线，图3(c)中3和4两条线分别为阀连续两次在递增电压输入下的压力输出值连线。由曲线1、2、3、4可知阀的输出特性整体呈平缓曲线。应用MATLAB软件对上述四组数据分别进行二项式拟合处理，得相应二项式曲线，如图3(b)中的曲线1'、2'和如图3(d)中的曲线3'、4'所示，对应的拟合函数方程分别为式(1)～(4)。

1.2输入电压与输出压力关系线性函数关系由图3可看出，防爆电比例减压阀输出特性在NFPE泵的伺服排量控制压力范围(0～26bar)(即输入电压0.3～3V)内，线性特征明显(如图4中曲线5所示)，所以将该段数据用最小二乘法处理，得阀控制电压与输出压力曲线(如图4中曲线5'所示)和拟合函数方程式。

2NFPE泵回摆特性试验

搭建NFPE泵回摆特性试验系统，通过可调压力油源，分别提供泵正反转闭式泵正反转工况下的伺服控制压力(3～21bar)，通过可变节流孔施加载荷，调整泵的出口压力(50～350bar，试验间隔50bar)，通过测量泵出口的流量和原动机的转速，换算泵此时的排量。

2.1NFPE泵回摆特性分析在不同伺服控制压力和不同转速下，泵工作压力和排量比关系如图5所示。从图5可以看出，在同一伺服压力下，泵排量与工作压力成反比;泵的工作压力一定时，伺服压力越大，泵的排量越大［6］;不同转速对泵的回摆特性影响不大，因此在泵与发动机匹配过程，不考虑转速对泵回摆特性的影响。

2.2NFPE泵最大扭矩与伺服压力的函数关系依据T=pvη6.28(其中T为泵扭矩值，p为泵的工作压力，v为泵的排量，η为泵的容积效率，取0.88)，计算并整理试验数据，得泵在不同排量控制压力下的最大扭矩，泵最大扭矩与伺服压力关系曲线如图6中曲线6所示，并利用最小二乘法做线性处理，得拟合曲线6'和对应的方程式(6)。

3NFPE泵与发动机参数匹配

发动机与闭式泵匹配的目标为:合理的设置发动机的负荷率，使复合动力装置既满足不同工况阶段的工作要求，又能最大限度地保证功率利用率。对发动机做台架试验，得到发动机外特性曲线，如图7中曲线Mc所示。图7中，n0为泵排量启调转速，nMmax为发动机最大矩工况转速，nH为发动机额定转速。图中曲线1－2－3为90%功率利用率的理想目标值负荷曲线。由于在低速(n0～nMmax)范围内是车辆处于起步和作业的阶段，为保障复合动力装置既有高效率的动力性能，又有一定的动力储备，利于提高加速能力，不必要追求理想目标值，负荷目标值设定为1'－2'，使泵排量随转速升高而增大，进入更高扭矩点工作。由于液压系统的特性是粘性摩擦扭矩随转速的提高而增大，导致高转速下传动系统各效率显著降低。将中高速范围内的负荷取等值，将负荷率由最大扭矩点的90%变为最大功率点的100%，如图所示直线2－2'－3'，使泵的排量随转速的提高而增大，用以补偿高转速引起的效率降低的负面影响。在n2″～nH范围内发动机可能会超负荷工作，转速则会由nH降至n2'，两转速差并不大，但n2'比nH油耗低且n2'能充分利用额定工况附近功率。因此，实际目标值负荷曲线如图中1'－2－2'－3'所示。

4系统控制程序设计

美国SAUER－DANFOSS公司的MC024－012控制器，通过PLUS+1GUIDE软件可对其灵活设定控制逻辑，调整相应的控制参数，开发个性化的车辆控制程序。

4.1系统功能设定本文设计控制系统的输入为发动机转速，输出为电磁阀的输出电压。因此，在SystemOverview页面，选择发动机转速来自于PPU，对电磁阀输出电压信号，其他功能取消。

4.2发动机转速参数设置在“EngineSpeed”页面，进行如下设定:PinConfig0为3，PinConfig1为0;系统选用传感器脉冲电平高低门槛电压DigInConfigHigh和DigInConfigLow分别为5000mV和0mV;发动机旋转一周触发的脉冲数，也就是感应齿数为8Numb/R;Time为滤波时间常数，默认值为100，一般不需要调整;发动机最大允许转速Max为2200PM，start为700PM;开始行走的发动机最小转速StartMotionEngineSpeed为1000PM。

4.3比例泵电磁阀参数设置由于系统选用的闭式泵的排量控制压力0～26bar和开始行走的发动机最小转速为1000r/min，依据防爆电比例减压阀的输出特性，在“PumpValveOut”页面，设定比例电磁铁最大电压MaxVoltage设置为3V，StrtVoltage泵比例电磁铁起始电压为0.3V。

4.4控制策略设置根据本文所研究的控制策略和控制电压与发动机转速之间的理论关系式(9)，设置六点坐标作为系统控制依据。由于起始转速为1000r/min，发动机的最大扭矩点转速1500r/mim，2100r/min为发动机的额定转速，并均匀取其之间三个发动机转速值，依照式(9)得到相应控制电压值，规整后，得到六点坐标见表1。

5结论与展望

将本文所开发的防爆电比例排量控制系统应用到支架搬运车液压闭式行走系统上，与原液控系统进行对比测试最高车速为17.8km/h，提高了10.8%，爬坡速度1.28km/h，提高了13.9%，油耗为3.43g/km，降低了5.8%。防爆电比例排量控制系统的成功开发与应用，使煤矿井下全液压驱动车辆的动力、经济和环保性能得到很大提高。本文对防爆电比例排量控制系统做了初步研究，今后，可以通过扩展系统硬件，如同时监测闭式系统压力、发动机转速和油门踏板行程等参数，研究更合理的控制策略，控制泵的排量，使复合动力装置传动效率和功率利用率更高。开发防爆控制系统的自动驻车、刹车优先功能和故障报警等功能，使车辆驾驶更舒适方便。

作者：樊瑞龙 柳玉龙 刘德宁 单位：中国煤炭科工集团 太原研究院