運(yùn)煤車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析的論文
運(yùn)煤車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析的論文
1運(yùn)煤車轉(zhuǎn)向工作原理及控制系統(tǒng)組成
運(yùn)煤車采用獨(dú)特的全液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)向單元完全由液壓力驅(qū)動(dòng)．在轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向輪之間用液壓管路和閥替代機(jī)械連接，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向拉桿控制閥輸出與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)速成比例的油流體積，油流輸入與轉(zhuǎn)向方向相應(yīng)的轉(zhuǎn)向油缸驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)．采用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以得到非常好的轉(zhuǎn)向性能，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)計(jì)算轉(zhuǎn)彎半徑，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足不同轉(zhuǎn)向工況的要求．該型運(yùn)煤車轉(zhuǎn)向隨動(dòng)控制結(jié)構(gòu)．駕駛員操縱轉(zhuǎn)向拉桿1，使轉(zhuǎn)向閥組1開啟，轉(zhuǎn)向閥與轉(zhuǎn)向油缸相連，從而達(dá)到控制車輪轉(zhuǎn)向的目的．
運(yùn)煤車動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)原理圖．為使轉(zhuǎn)向拉桿輸入位移與輪胎轉(zhuǎn)向角位移形成一定的比例關(guān)系，設(shè)置了“隨動(dòng)”反饋裝置，在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)中，通過一根鋼絲軟軸４使控制機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連．反饋拉桿２通過鋼絲軟軸與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向塊5相連，這樣轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將會(huì)反饋回轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，反饋拉桿通過反饋機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)點(diǎn)可以使轉(zhuǎn)向閥閉合，從而實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)反饋的目的．在設(shè)計(jì)此結(jié)構(gòu)時(shí)，反饋拉桿與轉(zhuǎn)向拉桿的長(zhǎng)度以及2個(gè)回轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置都需要精確計(jì)算．運(yùn)煤車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)為典型的機(jī)械液壓位置隨動(dòng)系統(tǒng)．液壓動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì)一般都是以穩(wěn)定性為要求進(jìn)行的．運(yùn)煤車轉(zhuǎn)向閥組在閥口打開后，執(zhí)行環(huán)節(jié)不能在瞬時(shí)完成動(dòng)作，而需要有一定的滯后時(shí)間，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)有可能出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，所以，必須對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核和響應(yīng)特性分析．
2隨動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
液壓動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)在工作過程中經(jīng)常發(fā)生變化，因此用頻率特性法來分析穩(wěn)定性是比較有效的．對(duì)于低階系統(tǒng)來說，用勞斯判據(jù)來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性也很方便為使系統(tǒng)穩(wěn)定，必須使相位裕量和增益裕量均為正值．相位裕量是增益穿越頻率ωｈ處的相角與180°之和；增益裕量是相位穿越頻率處的增益倒數(shù)．對(duì)所討論的系統(tǒng)而言，因?yàn)榇┰筋l率處的`斜率為-20ｄＢ／（ｒａｄ／ｓ），所以相位裕量為正值，不需要再分析，只要使增益裕量為正即可．系統(tǒng)響應(yīng)的快速性可用頻帶寬度表示，系統(tǒng)幅頻寬是幅值比下降到-3ｄＢ，即下降到低幅值的0.707時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，相位頻寬是相位滯后90°時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍．可得系統(tǒng)截止頻率為108.7Ｈｚ，所以該系統(tǒng)反映輸入信號(hào)的快速性較好．但頻帶越寬，高頻噪聲信號(hào)的抑制能力越不好，所以有必要分析一下系統(tǒng)對(duì)負(fù)載力干擾的響應(yīng)．
3結(jié)論
1）運(yùn)煤車作為礦用特種車輛，其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，特殊工況決定了它不能參照其它工程車輛的設(shè)計(jì)方法．運(yùn)煤車采用鋼絲軟軸反饋結(jié)構(gòu)，將液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)與空間連桿機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)了礦用車輛轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)液隨動(dòng)控制．
2）依據(jù)機(jī)械工程控制系統(tǒng)理論，建立運(yùn)煤車全液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向隨動(dòng)系統(tǒng)的控制模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析和響應(yīng)特性分析，得到了12.5ｄＢ的幅值裕量和86.2°的相位裕量，以及峰值時(shí)間為0.03ｓ和最大超調(diào)量為52%等瞬態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)，該系統(tǒng)響應(yīng)快速性較好．
3）運(yùn)煤車行駛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)涉及多學(xué)科交叉耦合．筆者在計(jì)算分析時(shí)，模型的建立與參數(shù)的取值較為理想，與實(shí)際系統(tǒng)會(huì)有所差異．由分析結(jié)果可知，運(yùn)煤車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)相位裕量過大，系統(tǒng)阻尼較小，如何合理地匹配機(jī)械系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)需要今后進(jìn)一步深入研究．
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