二次调节流量耦联静液传动系统性能

　　基于压力耦联的二次调节静液传动系统由于具有可多负载并联、控制特性好、能实现系统制动动能和势能的回收等优点而引起越来越多的关注,国外已将该技术应用于造船工业、车辆传动、大型试验台等领域^[1]。 但是,工作于恒压网络的二次调节静液传动系统也存在着一些问题:一是该系统在利用液压蓄能器进行能量的回收和重新利用过程中,存在着恒压网络与变压的液压 蓄能器能量回收子系统之间的矛盾,限制了能量的回收与再利用的效率;二是当系统接入不可变量的执行元件(液压缸或定量液压马达)时,不能直接进行速度等参 数的控制。要解决上述问题,一种方法是在系统中引入一种能量转换元件(液压变压器),目前瑞典、德国和日本以及中国的浙江大学和哈尔滨工业大学等都在对此 进行研究^[2-8]。

　　另一种方法是根据负载特性要求,利用流量耦联系统的特点,将二次调节技术与流量耦联系统结合,建立二次调节流量耦联静液传动系统。本文是在第二 种方法的基础上研究用液压蓄能器实现能量回收的二次调节流量耦联静液传动系统的基本组成、工作原理和特点,为节能型二次调节技术的进一步研究奠定基础。

　　1 二次调节静液传动技术的扩展

　　1.1 二次调节流量耦联静液传动系统

　　二次调节静液传动技术的一般定义是:在恒压网络中对二次元件(液压马达/泵)无节流地进行闭环控制的液压传动技术^[6-8]。由于系统一般工作于压力耦联系统,很多时候被称为CPS^[9-10](Common Pressure System)、CPR^[11](CommonPressure Rail),或SCS^[12](Secondary ControlledSystem)。

　　根据能源装置输出的两个功率变量(压力和流量)在系统运行过程中是否随负载变化,可将系统分为4种类型:定流变压系统、定压变流系统、定流定压系统和变流变压系统。

　　恒压网络是定压变流系统的一种实现形式。本文将二次调节技术由压力耦联系统扩展到流量耦联系统,即定流变压系统。引入二次调节流量耦联静液传动 系统(Flow Coupled System withSecondary Regulation,FCSSR)的概念,其定义如下:二次调节流量耦联静液传动系统是在流量耦联系统中对具有四象限工作能力的能量转换元件进行无节流 闭环控制的系统。

　　二次调节流量耦联系统是二次调节技术与流量耦联系统的结合,其目的是发挥各自的优势,提高系统的控制性能,同时提供某些工况下能量回收的可能 性。二次调节流量耦联静液传动系统是对原来基于压力耦联系统的二次调节静液传动系统的扩展,进一步扩大了二次调节静液传动技术的应用领域。引入流量耦联系 统后,二次调节静液传动系统的特征可概括为:①具有四象限工作能力的能量转换元件;②无节流地进行闭环控制。