比例阀控中速液压马达的应用研究

　　1 引言

　　中速液压马达为摆线齿轮液压马达,它具有体积小、重量轻、转矩大的特点,其功率与重量之比远比其他类型的液压马达大;此外,这种马达转速范围宽、价格低。目前,摆线齿轮液压马达已被广泛应用于工程机械、农业机械、冶金机械、矿山机械、起重运输机械和塑料机械等设备中。

　　随着科技的发展,对设备的自动化和目标控制精度的要求越来越高,采用调速阀控制液压马达已难以满足这些发展方向的要求。作为电液转换的比例方向阀,近年来,其静、动态性能都有了相当大的提高,不仅应用于开环控制,还可应用于闭环控制;而与伺服阀相比,它具有抗污染强、工作可靠、无零飘、价廉和节能等优点。因此,比例方向阀已开始越来越多地应用于工业闭环控制系统中。

　　本文结合某大型平台调平控制的工程应用项目,通过实验对比例阀控中速液压马达的静、动态特性和点位控制进行了应用研究。

　　2 基本技术参数

　　平台调平控制的总体设计是采用比例阀控中速液压马达和齿轮传动减速器相结合的传动装置,再通过丝杠传动转换为直线运动。按总体设计要求,液压马达选用MZD90型摆线液压马达,其基本参数为排量:87cm³/r;额定转速:800r/min;额定压力:14MPa。控制阀选用4WRE6E型带阀芯位移电反馈的比例方向节流阀,其基本参数为额定流量:10L/min(阀压降为1MPa);输入电压:10V。

　　3 实验研究

　　1)实验油路

　　比例阀控液压马达实验系统主要由1170频响分析仪,1180绘图仪、X-Y函数记录仪,测速发电机、液压加载装置和油源等组成,实验测试油路如图1所示。

　　2)静态特性实验

　　比例阀控液压马达静态特性主要是测试空载转速特性、负载转速特性、压力增益特性等曲线,并以所得相应参数加以评定。考虑实际应用中负载对象是以静负载转矩为主,本文只对反映其主要静态特性的空载和负载转速特性进行测试。

　　采用1170频响分析仪输出控制电压,以低频三角波作全周期连续重复扫描;比例阀供油压力13MPa,调节加载装置的加载阀,即可在马达轴上施加负载转矩;在不同的负载转矩条件下,把比例放大器的输入控制电压Uc和测速发电机的输出电压通过X-Y记录仪连续描绘,即得到负载转速nm与控制电压Uc之间的静态特性曲线nm-Uc,如图2所示。

　　由静态特性曲线,可得如下结论:

　　(1)空载时静态特性的死区取决于比例阀的固有死区;

　　(2)转速增益随负载增加而降低,死区随负载增加而增大;

　　(3)由于阀控马达本身存在增速中的最低稳定转速和减速中的最低稳定转速,因此,转速有突跳现象;