山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机静液压传动模型确定稳态性能

实际上，山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机静液压传动装置需要外围设备，例如增压泵以防止气蚀，减压阀以防止过大的压力，加上热交换器和过滤器，以及考虑流体可压缩性的装置。


在数学上描述诸如此类的模型需要四个节点方程以适应四种不同的节点压力。还需要两个扭矩回路方程 - 一个用于泵轴回路，另一个用于电机轴回路。

这将动态创建六阶系统，并在稳定状态下创建六个未知数。我们不应该考虑与这种模型相关的所有繁琐细节，而应考虑图1中表示的简单传输 - 在传输中仅有四个损耗系数的类型1模型。

我们可以通过考虑以下因素来证明这种简化：
•山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机静液压传动的性能受变速器压差的影响，而不是表压。
• 如果增压压力相对较低，则通过端口到壳体泄漏泄漏路径的流量很小，可以忽略不计。该剩余漏电阻可以与端口到端口电阻并联组合。
•由于山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机变速箱压差是主要的操作变量，因此可以忽略所有表压。然后，性能可以用差压表示。
•必须使用端口到端口电阻和两个端口到壳体漏极电阻之一的组合并联效应，找到等效的单内部漏电阻。结合的结果在图1中称为RLP和RLM。
•手头的研究将限于一个旋转方向，并且不会处理超负荷负荷，从而进一步证明了上述假设和近似值。这里达到的概念和结论可以扩展到双向和超运行操作。但是，它们超出了本研究的范围。
•本文中涉及的研究仅限于稳态性能特征。所有动态因素 - 电容和惯性 - 都可以消除。

在简化之后，图1的静液压传动可以用三个方程式完全描述 - 两个扭矩环方程和一个流动方程方程。

选择模型
无论使用哪种建模方法，任何正确确定山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机静液压传动尺寸的方法都面临着我们需要在选择传动之前知道损耗系数的现实！这就是为什么应用工程师采用0型理想模型来估算先验位移的原因。接下来，他们添加了一个“软糖因素”来说明损失，然后“购物”购买商业上可行的机器。选择泵和电机后，可以根据制造商的性能数据计算损耗系数。具有实验室设施的大型OEM可以运行测试以获取建模数据。无论如何，0型模型在工程师的分析工具库中占有一席之地。


设置模型
数学模型的价值在于它们可用于在构建硬件之前预测电路和系统的特性。实际上，预测性能是系统设计工程的总和和实质。数百年来，工程师们已经使用了数学模型，但直到最近我们才将数学模型称为过程数学建模和模拟。这两者已经成为一种技术，出现在电液和机电一体化的术语之下。对于手头的系统，术语流体力学就足够了。

为了说明模型的实现，可以使用两个扭矩回路方程和流动方程方程来生成图1的山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机静液压传动装置的速度 - 扭矩特性。为了使仿真更加真实，可以在泵上增加压力补偿限制压力。也就是说，在压力上升到预设水平后，泵排量减小，如图2所示。

现在，泵排量取决于变速箱压差。压力和位移之间的关系是：

d P = d RP +γ P（P-P CP）

其中D P是泵排量，单位为.3 / rev，

D rP是泵的额定最大排量，单位为.3 / rev，

γ P是压力补偿器增益，英寸3 /（REV•PSI）。随着压力的增加，导致位移减小是负值。

P是变速器的差压，psid和

P CP是泵补偿器的开启压力，psi。

该方程仅在P大于PCP的条件下有效。当压力低于裂解点时，泵处于最大排量。

进行模拟
我们的模拟将在泵速保持完全恒定的情况下进行。这将模拟实验室条件，测试操作员在记录数据之前确保泵始终处于目标速度。

接下来，将分别为泵和电机定义所有参数。这些包括额定速度（2400和3000转），位移（8和4.8英寸3 /转），（对于3000）压力，机械效率（93％和95％），和容积效率（95％和93％） 。（英寸8泵的最大排量3 /转），开裂压力（2800磅），和饱和压力（3100磅）也被定义。

该程序首先获取泵和电机参数，并计算泵和电机的泄漏和摩擦阻力。它输出这些值以供参考，它们显示为计算参数。

然后，程序使用前面讨论的四个方程和新计算的参数来计算无负载在山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机电机轴上的压力，空载压力。然后，当负载足够大以使电动机停转时，它计算压力，称为失速压力。这两个压力值包括从最小值到最大值的压力极限。

程序然后计算合适的“步长”并继续求解每个压力从最小到最大的传动方程，当然，还要考虑由补偿器机构和机械限制的最大位移引起的可变位移。结果是一组稳态性能特征，包括输出轴速度，输出扭矩，输入功率，输出功率，传输差压和损耗功率。


并非所有性能数据都包含在此简要说明中，但是，有两组性能图表。它们包括速度 - 扭矩特性，变速器的整体效率以及损失功率的图表。

图3所示的性能表明，总体效率最大化，泵排量最大（不足为奇），在大约1800磅 - 英寸时达到约78％的值。扭矩。相反，当位移设定为额定排量的13时，效率达到1090 lb-in。和790转/分钟，仅有57％的值。

另请注意，图3中的空载转速约为3000转/分钟，但当电机轴上的负载转矩达到2000磅以上时，空转速度下降到2600转以上。这是由内部泄漏电阻RLP和RLM引起的，当压力升高时，导致泵的一些流动绕过电动机。

山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机泵补偿器的开启压力设定为2800 psi，零排量压力设定为3100 psi，以防止变速箱过压。在电动机失速的压力为约3050磅，并维持该压力，同时供给伴随内部泄漏所需的泵的排量是英寸1.21 3 /转。


功率损耗和效率
图4将损失的功率叠加到速度 - 转矩曲线上。我更喜欢看功率损耗而不是整体效率。例如，失去的功率最大化为2040磅 - 英寸。 - 非常接近总效率最大化的条件，在1800磅 - 英寸的情况下为78％。查看整体效率意味着节省了资金。实际上，这种变速器在最大效率点上比在较低负载扭矩下浪费更多的能量。因此，对于某些应用，较低的扭矩可能是更经济的操作点。

大多数应用经历循环加载，例如在用于车辆推进的变速器中。随机变化总是在从循环到循环的加载中发生。与稳定速度，上坡与下坡，或与有效载荷相比零载荷运行时相比，加速期间存在不同的载荷。

将统计过程应用于机器的装载周期对于能量损失可以是非常明显的。也就是说，采用山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机静液压传动装置，并在车辆的典型日常循环中以规则的时间间隔（例如每10或20毫秒）对负载扭矩或传动压力进行采样。采样数据可用于构建传输负载的直方图，其显示负载将处于特定水平的概率。

该直方图基于实际操作条件，可与功率损耗图结合使用，以预测机器在未来以统计上类似的方式运行时将损失多少能量。这些直方图可以与使用数学模型的功率损失数据一起使用，以便在提交硬件之前探索无数的“假设”。

为了进一步追求这个想法，考虑到传输负载的直方图偏向高端 - 比如，大约2000磅 - 英寸。 - 意味着车辆花费了大部分时间来燃烧最大功率，而在低损耗功率区域只消耗很​​短的时间。操纵功率损失特性以减少应用损失可能是有利的。也可以更改应用程序。也就是说，如果功率损失图在真实硬件中占优势，则可以在那些大部分时间花费在曲线的较低损耗部分的应用中使用它。

各个体积和机械效率以及损失功率图的值将在与图4不同的点处最大化。该事实可用于将给定传输调谐或匹配给定的加载概率图。此外，上面的图表是使用山东威力重工2800吨玻璃钢化粪池液压机泵和马达的特定数学模型生成的。表面上更复杂的不同模型可以将结论改变到在不同条件下损失可能最大化的程度。然而，这些现实并没有改变功率损耗图和功能直方图的潜在价值，以便处理能源，燃料和金钱损失。