液体粘性调速离合器(HVD)控制系统关键技术

　　1 引言

　　液体粘性传动系统具有调速灵敏、运行平稳、节电效果显著等特点, 基于液体粘性传动理论的液体粘性调速离合器在港口、煤炭、冶金、建材等行业中得到广泛应用。随着工业自动化程度的逐步提高, 对液体粘性传动装置的调速灵敏、调速精度、运行平稳性提出了更高的要求, 现代 H VD 不仅在关键的零部件制造精度上有了显著的提高, 控制系统也由最初的开环控制转变为现在的半闭环控制、闭环控制。在闭环控制系统中, 控制器、电液比例溢流阀、转速传感器的应用成为控制系统的关键技术。本文以 H VD实际控制系统为基础, 对其输出转矩与控制方法进行了讨论。

　　2 H VD 控制系统组成与工作原理

　　图 1 所示为电机 -H VD- 负载控制示意图。

　　图 1 中, H VD 控制系统主要由驱动电机、H VD摩擦片组、负载、转速传感器、控制器、比例阀放大器、电液比例溢流阀等环节组成。H VD 是整个系统速度调节的核心元件。电液比例力马达接收来自放大器的比例电信号, 获得与控制信号相对应的输出力,从而使溢流阀获得与控制电流成比例的输出压力,输出压力油进入 H VD 控制油缸, 控制油缸输出力发生变化, 使其活塞获得小位移量,即主被动摩擦片之间的间隙( 油膜厚度) 改变量,从而改变 H VD 的输出转矩 M 。转速传感器检测负载输出转速 n 经系统控制器运算调节,构成系统闭环控制。其中转速传感器是控制反馈系统中的第一环节, 检测系统的实际输出转速, 作为反馈的初始数据。因此, 转速传感器的对输出转速的测量精度将直接影响整个系统的控制精度。

　　3 H VD 转矩调节

　　3.1 H VD 控制油缸输出力

　　式中: P₁——控制油缸压力( pa) ;

　　F₁——油缸压力对活塞的作用力( N) ;

　　r₁、r₂——油缸内、外半径( m) 。

　　由式( 3-1) 得

　　根据式( 3-2) , 当控制油缸压力 P₁增大, 油缸输出力 F₁增大, 活塞产生位移, 在 H VD 中圆盘油膜 δ变小。

　　3.2 H VD 传递转矩

　　液体粘性调速离合器所能传递转矩可用式( 3-3) 表达:

　　式中:T——转矩( N·m) ;

　　n——圆盘油膜数;

　　μ——油的动力粘度( pa·s) ;

　　ω₁、ω₂——主被动摩擦片角速( rad/s) ;

　　r₁、r₂——圆盘油膜内、外半径( m) ;

　　δ——油膜厚度( m) 。