液压惯性模拟装置成都

液压惯性模拟装置

液压惯性模拟装置 2011： 液压惯性模拟，就是以非惯性的液压技术模拟惯性(质量或转动惯量)的效果。如果用纯机械的方法模拟旋转惯性，即用一个惯量为J的飞轮是十分精确的，但是制造一个精确数值和动静平衡良好的飞轮的费用十分昂贵，特别是需要一组不同数值的飞轮时，不但昂贵，而且装卸十分复杂，尤其当转速较高时，即使很小的不平衡质量分布也会引起不安全的后果。用液压技术模拟惯性虽精度不高，但能作连续变化，适合不同的工况需要，且成本低，工作安全可靠，所以用液压技术模拟机械惯性是十分有意义的。1　惯性模拟实现的条件　　根据牛顿第二定律：惯性力和驱动力的关系为：　　　　(1a)　　或　(1b)式中：Fd、Td— 驱动力和驱动力矩；　　υ、n—物体运动的速度和转速；　　m、J—物体的质量和转动惯量。　　对式(1)取拉普拉斯交换，结果如下：　　　　Fd(s)=msυ(s)(2a)　或　Td(s)=2πJsn(s)(2b)　　这里仅讨论式(2b)的转动情况，至于平动其原理一样。　　物体加速或减速运动是由于驱动力产生的，所以改写式(2b)为：　　sn(s)=Td(s)/(2πJ)(3)　　式(3)的方块图如图1所示。　　试想用一个小惯量Jp，以及其它方式来达到一个大惯量J的效果，在图1的基础上设计一个负反馈的方案，如图2所示。 图1 图2　　图2中，H(s)—反馈环节的传递函数；TAd(s)—附加力矩(或反馈力矩)。根据反馈原理图2可以表达为：　　sn(s)=〔Td(s)-TAd(s)〕/(2πJp)(4)或sn(s)=Td(s)/(2πJP+H(s))(5)　　要实现模拟J的效果，则式(3)应恒等于式(5)，即　　2πJ=2πJp+H(s)(6)　　解式(6)，得　　H(s)=2π(J-Jp)(7)　　式(7)即为用其它非惯性方式模拟惯性的充分必要条件，且H(s)为一比例环节。　　从图2可知附加力矩TAd=H(s).sn(s)，把式(7)代入，即得　　　　TAd(s)=2π(J-Jp)sN(s)(8a)　　或　TAd=2π(J-Jp)dn／dt(8b)　　这个附加力矩可以用液压方式产生，其原理如图3所示。图3图中，1是惯量为Jp的飞轮；2是加载泵；3是压力控制装置。　根据图3，如果忽略加载轴上机械摩擦力矩，即忽略机械损失，则加载轴的角加速度可表示为：　　(9)式中：TB—加载泵产生的液压阻力矩　　(10)　　q—加载泵排量；　　p—加载泵高压腔压力；　　po—加载泵低压腔压力，假设为零。　　对式(9)取拉普拉斯变换，得　　sN(s)=［Td(s）-TB(s)］/(2πJp)(11)　　参照式(4)，可以知道只要通过压力控制装置控制系统压力，使液压力矩TB等于附加力矩TAd，即　　　　TB=TAd(12a)　　或　TB(s)=TAd(s)(12b)　　这样就能实现以液压方式模拟惯性的效果。2　液压惯性模拟装置的设计　　图4为运用前述原理设计的液压惯性模拟装置，其工作过程：输入驱动力矩Td，使加载泵2加速运动，转速传感器11拾取转速信号，输入到控制器4，经运算产生一个电流控制信号，加到电液比例溢流阀3上，控制加载泵工作压力p，只要保证加载泵产生的液压力矩TB等于附加力矩TAd，就达到以Jp模拟J的惯性效果。图4

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