基于交变配流技术的泵控电液激振系统关键技术研究

Considering that the energy consumption of valve-control excitation system is high, and high-frequency capacity of no-valve excitation system is insufficient, a new method of pump controlled excitation system is put forward. The pump has a continuous rotating valve plate, and the hydraulic cylinder is driven by alternating oil flows generated from the pump..Study the working mechanism and dynamic characteristics of the alternation flow pump. Design the structure of pump and excitation system with multi-objective optimization methods. Analyse the mechanical-electro-hydraulic coupling characteristics. Research the amplitude-frequency control and offset compensation methods. Establish the theoretical system of pump controlled excitation system based on alternation flow technology. Construct rapid design platform of the pump and the excitation system. Through the construction of the experimental prototype and test platform, build the basis to promote pump controlled electro-hydraulic excitation system..Related research will not only lay the theoretical foundation of the new energy saving excitation system, but also expand the scope of the hydraulic pump research. Research results will be used to build endurance testing and excitation loading modules for all types of machinery to reduce energy consumption for long-term work.

针对现有阀控激振系统能耗较高，无阀激振系统在高频加载等方面尚存在不足的现状，提出通过配流盘连续旋转直接输出交变液流，驱动液压缸完成激振加载的泵控液压激振新方法。. 通过对交变配流泵工作机理研究、动力学特性分析、多目标结构优化设计及泵控液压激振系统机电液耦合特性分析、幅频控制与偏置调整补偿方法研究，建立基于循环交变配流技术的泵控电液激振系统的理论体系，以及交变配流泵和泵控液压激振系统的快速设计开发平台。通过试验样机及测试平台的搭建，为基于交变配流技术的泵控电液激振系统的工程推广奠定前期基础。. 相关研究不仅为新型节能激振系统奠定理论基础，也将拓展液压泵配流关系等相关研究范围。研发成果可用以搭建各类机械领域的耐久测试和激振加载模块，降低其长期工作的能耗。

交变配流技术是通过在柱塞泵中增加旋转配流盘和固定配流盘组合结构，将泵产生的定向液流转变为方向交变的液流，以驱动液压作动元件往复运动实现激振加载的新技术。该技术克服阀控液压激振系统能耗高的缺点，解决无阀液压激振系统结构复杂、加载频率范围窄的问题，为轻便化高效能液压激振系统的实现提供新的解决方案。.本项目对基于交变配流技术的泵控电液激振系统关键技术展开研究，主要研究内容包括：.1.交变配流泵工作机理研究与动力学特性分析。研究了关键部件的结构参数和运动参数对泵输出液流的流向、流量的作用关系，揭示了其影响规律，建立了能够反应结构参数和运动状态对输出液流波形、幅频特性映射关系的交变配流泵流量动力输出模型。.2.激振系统的幅频控制机理及解耦控制策略研究。研究了交变配流泵流量脉动发生原理，探明了结构参数和运动参数对流量脉动的作用关系与敏感程度，发现了最小流量脉动的形成机制。在此基础上建立了面向最小流量脉动的幅频解耦控制策略。.3.旋转配流副冲击特性分析与减振结构设计。研究了柱塞与配流盘处于不同相对角时，各柱塞液流的运动特征，揭示了综合液流在两个过渡区域的变化规律，建立了过渡区域液流脉动模型。针对当配流盘和缸体旋转速度不一致，会导致流量不连续从而引起流量脉动增大的问题，分别设计了多种压力平均过渡结构，分析了结构参数对流量脉动的影响规律，形成了减振结构优化设计方案。.4.激振系统偏置形成机理及补偿方法研究。分析了激振系统偏置产生机理，建立了包含多种非线性要素和系统偏置特性的系统模型。提出了泵-阀-缸串级偏置调节系统设计方案，建立了泵-阀联合控制液压缸运动的四象限分区、分段调参和相位动态补偿相结合的控制策略，实现对偏置的动态调整修正。.通过以上研究，形成了基于循环交变配流技术的泵控电液激振系统的理论体系和设计开发平台，为相关技术的工程推广奠定了基础。