運煤車液壓轉向系統分析的論文

運煤車液壓轉向系統分析的論文

  運煤車液壓轉向系統分析的論文

  1運煤車轉向工作原理及控制系統組成

  運煤車採用獨特的全液壓動力轉向系統,其轉向單元完全由液壓力驅動.在轉向拉桿和轉向輪之間用液壓管路和閥替代機械連線,當轉向輪轉動時,轉向拉桿控制閥輸出與轉向輪轉速成比例的油流體積,油流輸入與轉向方向相應的轉向油缸驅動腔內.採用全液壓轉向系統可以得到非常好的轉向效能,能夠實現多個計算轉彎半徑,適應性強,能夠滿足不同轉向工況的要求.該型運煤車轉向隨動控制結構.駕駛員操縱轉向拉桿1,使轉向閥組1開啟,轉向閥與轉向油缸相連,從而達到控制車輪轉向的目的.

  運煤車動力轉向液壓系統原理圖.為使轉向拉桿輸入位移與輪胎轉向角位移形成一定的比例關係,設定了“隨動”反饋裝置,在轉向結構中,透過一根鋼絲軟軸4使控制機構與轉向機構相連.反饋拉桿2透過鋼絲軟軸與轉向機構中的轉向塊5相連,這樣轉向機構的運動將會反饋迴轉向控制機構,反饋拉桿透過反饋機構迴轉點可以使轉向閥閉合,從而實現隨動反饋的目的.在設計此結構時,反饋拉桿與轉向拉桿的長度以及2個迴轉點的位置都需要精確計算.運煤車轉向控制系統為典型的機械液壓位置隨動系統.液壓動力系統的動態分析與設計一般都是以穩定性為要求進行的.運煤車轉向閥組在閥口開啟後,執行環節不能在瞬時完成動作,而需要有一定的滯後時間,導致轉向控制系統有可能出現不穩定狀態,所以,必須對該控制系統進行穩定性校核和響應特性分析.

  2隨動控制系統穩定性分析

  液壓動力系統的引數在工作過程中經常發生變化,因此用頻率特性法來分析穩定性是比較有效的.對於低階系統來說,用勞斯判據來判斷系統的穩定性也很方便為使系統穩定,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.對所討論的系統而言,因為穿越頻率處的`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.系統響應的快速性可用頻頻寬度表示,系統幅頻寬是幅值比下降到-3dB,即下降到低幅值的0.707時所對應的頻率範圍,相位頻寬是相位滯後90°時所對應的頻率範圍.可得系統截止頻率為108.7Hz,所以該系統反映輸入訊號的快速性較好.但頻帶越寬,高頻噪聲訊號的抑制能力越不好,所以有必要分析一下系統對負載力干擾的響應.

  3結論

  1)運煤車作為礦用特種車輛,其轉向系統有其獨特的結構和特點,特殊工況決定了它不能參照其它工程車輛的設計方法.運煤車採用鋼絲軟軸反饋結構,將液壓轉向控制系統與空間連桿機構連線,實現了礦用車輛轉向控制機構與執行機構的機液隨動控制.

  2)依據機械工程控制系統理論,建立運煤車全液壓動力轉向隨動系統的控制模型,對系統進行了穩定性分析和響應特性分析,得到了12.5dB的幅值裕量和86.2°的相位裕量,以及峰值時間為0.03s和最大超調量為52%等瞬態響應效能指標,該系統響應快速性較好.

  3)運煤車行駛轉向系統涉及多學科交叉耦合.筆者在計算分析時,模型的建立與引數的取值較為理想,與實際系統會有所差異.由分析結果可知,運煤車轉向控制系統相位裕量過大,系統阻尼較小,如何合理地匹配機械系統與液壓系統需要今後進一步深入研究.

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