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二次調節靜液傳動技術在工程機械中的應用
發布時間：2017-09-01
H. W. Nikolaus于1977年首先提出靜液壓驅動二次調節傳動系統。這是一種壓力耦聯系統，通過調節完全可逆的斜盤式軸向柱塞泵6馬達（二次元件）的斜盤傾角來適應外負載的變化。二次調節系統是通過調節一個接在恒壓網絡中的二次元件（液壓泵6 馬達）的排量，來調節二次元件（液壓泵 6 馬達）軸上的動力矩，從而控制整個系統的功率流，達到調速和調節轉矩的目的[1]。
基于能量回收與重新利用而提出的二次調節概念，對改善靜液傳動系統的效率非常有效。這種調節技術不但能實現功率適應，而且還可以對工作機構的制動動能和重力勢能進行回收與重新利用。
1.二次調節靜液傳動系統的工作原理
二次調節靜液傳動系統(簡稱為二次調節系統)一般由液壓泵、二次元件(液壓泵 /馬達:)工作機構和控制調節機構等組成。二次調節系統的工作原理是：在恒壓網絡中，通過調節二次元件斜盤傾角來改變排量，以適應負載（工作機構）轉矩的變化，如圖1所示。
圖2 所示為二次調節靜液傳動系統，二次元件的排量由液壓缸進行控制，液壓缸的位移通過高速開關閥1,2調節。二次元件轉速的變化，通過二次元件轉軸上的速度傳感器測出。由速度傳感器檢測到的轉速信號經A/D轉換后得到數字信息輸入到單片機的數據存儲器，經CPU比較處理后，產生控制指令(PWM控制信號)經放大器驅動高速開關閥1,2的開閉，完成對二次元件的轉速控制。
二次調節系統中的二次元件自身閉環反饋控制對負載轉矩變化的反應，最終通過改變二次元件的排量來實現，并不改變系統的工作壓力。通過改變二次元件斜盤擺動方向(過零點)，二次元件可獲得“液壓泵”工況或“液壓馬達”工況，從而提供了能量回收的可能性。當二次元件工作于液壓泵工況時，系統回收的能量既可以由蓄能器儲存，也可以立即提供給其它系統使用。
2 二次調節靜液傳動系統的特點
(1)能進行系統的制動能量回收，系統內無節流損失，工作效率高。
(2)能儲存原動機剩余能量，使原動機功率利用率提高。
(3)可實現無功耗制動，減少了系統的發熱。
(4)可由液壓蓄能器提供系統較大的瞬時功率，而液壓泵僅提供系統的平均流量，從而可采用容量較小的液壓泵。
(5)可應用于并聯多負載工況。
3 二次調節靜液傳動系統在工程機械中的應用
在工程機械上，二次調節系統己開始應用于碼頭、近海作業的大型起重設備，大功率(5001000 kW)級別的斗輪式挖掘機，隧道盾構機械，港口用大型集裝箱轉運車等。
圖3為某大型斗輪式挖掘機的液壓系統原理圖，其初級僅由2個驅動功率為300 kW的主泵組成公用油源(供油及控制用輔助泵未畫出)，供應次級完成9種液壓功能。而采用傳統的液壓傳動方案則初級至少需7個泵，且傳動余度小。采用二次調節的另一優點是初級可布置在遠離次級的任意位置，例如它可做為對斗輪的平衡重被裝入。當然二次調節液壓系統在次級方面由于需采用過量變量馬達，費用要高些，只有在設計合理并且在滿負荷下，二次調節的優點才能顯現出來，并且公用恒壓供油網路供應的用戶越多，優點越明顯。
摘自：中國計量測控網
