【導(dǎo)讀】可靠性高、節(jié)能高效、操作與控制簡(jiǎn)單、小型集成化等優(yōu)勢(shì)使系。統(tǒng)已在多個(gè)領(lǐng)域的裝置上獲得應(yīng)用并取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。被認(rèn)為是液壓控制。系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。控制式液壓系統(tǒng)。經(jīng)研究表明，直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)作為太陽(yáng)能發(fā)電。設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠達(dá)到太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。

　　

【正文】 油或從液壓回路中向外放油 。 雙向液壓鎖由串聯(lián)在直驅(qū)式 液壓 動(dòng)力源出口處的雙向液控單向閥組成。當(dāng)轉(zhuǎn)葉馬達(dá)達(dá)到指令要求的轉(zhuǎn) 角時(shí)，變頻電機(jī)停止工作，此時(shí)雙向液壓鎖可防止液壓油從轉(zhuǎn)葉馬達(dá)返回動(dòng)力源，從而將轉(zhuǎn)葉馬達(dá)的轉(zhuǎn)子鎖住，保證 馬達(dá)轉(zhuǎn)子 角位移恒定。 2） 截止閥 由于 雙向液 壓鎖的存在，使得轉(zhuǎn)葉馬達(dá)內(nèi)部在直驅(qū)式液壓 動(dòng)力源停止工作后有較高的壓力。當(dāng)轉(zhuǎn)葉馬達(dá)出現(xiàn)故障需要維修時(shí)，如果不能將馬達(dá)內(nèi)的壓力釋放是不能拆卸轉(zhuǎn)葉馬達(dá)的。因此，直驅(qū)式電液伺服動(dòng)力源油路中加裝截止閥。該截止閥有三個(gè)油口，分別連通轉(zhuǎn)葉馬達(dá)的兩個(gè)工作腔和密閉壓力油罐 。截止閥在轉(zhuǎn)葉 馬達(dá)正常工作時(shí)是關(guān)閉的，在轉(zhuǎn)葉馬達(dá)需要維修時(shí)打開(kāi)截止閥，連通轉(zhuǎn)葉馬達(dá)的高、低壓工作腔和密閉壓力油罐，馬達(dá)高壓腔的壓力可迅速降低到安全值。 3） 安全閥 安全閥兩個(gè)溢流閥組成。 在太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備工作時(shí)可能出現(xiàn)較大風(fēng)天氣，此時(shí)如定日鏡不能及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) 與地平線平行以抵抗風(fēng)載，或風(fēng)載遠(yuǎn)超過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的抵抗能力時(shí)，過(guò)大的風(fēng)載會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)葉馬達(dá)造成非常大的沖擊 ，此時(shí)安全閥溢流，卸掉作用在 轉(zhuǎn)葉馬達(dá) 上的瞬時(shí)過(guò)載，防止因沖擊過(guò)大而損壞轉(zhuǎn)葉 馬達(dá)的液壓回路和機(jī)械構(gòu)件。 4） 密閉壓力油罐 圖 5–1 中的密閉壓力油罐可以保證直驅(qū)式電液伺服動(dòng)力源與轉(zhuǎn)葉馬達(dá)組成的閉式液壓回路中有足夠的液壓油； 而且通過(guò)增壓裝置保證壓力油罐中有一定的正壓力、 提高定量泵 的自吸能力、維持油罐內(nèi)液體的平穩(wěn)、 避免油罐內(nèi)油液因震蕩或騷動(dòng)而產(chǎn)生的泵吸空等故障 。 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 型 俯仰軸與方位軸方向液壓擺動(dòng)馬達(dá)的 壓力、流量、功率大體相似，現(xiàn)歸為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)便。 1）確定液壓泵的最大工作壓力 P 11 1 5 . 8 6 0 . 2 1 6 . 0 6PP P P? ? ? ? ? ?? MPa (51) 則液壓泵的額定壓力 ( 1 25 % ) ( 1 25 % ) 16 .0 6 20PPP? ? ? ? ? ? MPa (52) 2) 確定液壓泵的流量 PQ m a x 1 .2 2 1 2 9 2 5 5 4 .8 m l / m inPQ K Q? ? ? ? ? (53) 3) 液壓泵選擇 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選擇 GM5—5 齒輪馬達(dá)作為雙旋向定量泵，理論排量 ml/rev， 額定壓力 20 MPa， 理論扭矩 ? 。 電機(jī)選型 首先 確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 ， 方位軸馬達(dá)所需要的驅(qū)動(dòng)功率比俯仰軸稍大一些，以方位軸馬達(dá)進(jìn)行計(jì)算 651 1 . 4 1 0 3 . 5 5 1 0 5 7 8 W0 . 7PPPPQp ??? ? ? ?? ? ? (54) 變頻 電機(jī)選擇松下 MGMA—，額定功率 ，額定轉(zhuǎn)矩 Nm? ，最大轉(zhuǎn)矩 28 Nm? 。 、雙向液壓鎖和安全閥閥芯的選型 由于直驅(qū)式電液伺服動(dòng)力源是集成設(shè)計(jì)的，沒(méi)有外露的液壓管路和閥體，因此補(bǔ)油閥、雙向液壓鎖和安全閥均不能選用板式閥和管式閥，而是選用集體小，集成度高的插裝閥。插裝閥選型是主要考慮插裝閥的通徑。 插裝閥通徑的為 8 mm，過(guò)流面積 28 ?? ? ? mm2，流過(guò)閥口的流太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 量 10Q ??? m3/s，流速 664 .2 6 1 0 0 .0 8 55 0 .2 5 1 0v?????? m/s＜ 6 m/s，滿足液壓系統(tǒng)流速要求。 補(bǔ)油閥閥芯選用寧波海宏液壓有限公司生產(chǎn)的插裝式液控單向閥 YDF060000，最大工作壓力 MPa，最低開(kāi)啟壓力 MPa。 液壓鎖同樣選用寧波海宏液壓有限公司生產(chǎn)的插裝式液控單向閥 YDF060000，最大工作壓力 MPa，最低開(kāi)啟壓力 MPa。 安全閥閥芯選用 寧波海宏液壓有限公司 生產(chǎn)的 先導(dǎo)式溢流閥 (錐閥型 )XYF100100，最大調(diào)節(jié)壓力 MPa。 該閥 具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、流量特性好、噪聲小、 壓力穩(wěn)定的特點(diǎn)。 由于本系統(tǒng) 是為太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備 (定日鏡 )提供液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，故直驅(qū)式液壓動(dòng)力源的集成化程度要求較高，本系統(tǒng) 采用集成閥塊設(shè)計(jì)，集成閥塊上安裝有補(bǔ)油閥、液壓鎖、截止閥和安全閥?？梢允∪ゴ罅抗茏雍徒宇^，充分利用各液壓元件的性能，使得結(jié)構(gòu)更緊湊、密封性能更好，節(jié)省安裝空間，利于安裝與維護(hù)。 變頻 電機(jī)與定量泵之間通過(guò)撓性聯(lián)軸器傳遞扭矩，可以消除由于安裝誤差引起的電機(jī)軸與泵軸不同心而造成的機(jī)械噪 音和力矩?fù)p失。集成閥塊與定量泵采用閥板剛性連接，泵浸泡在密閉壓力油罐中，泵中泄漏的液壓油可以通過(guò)泄油口直接排到密閉壓力油罐中。 計(jì)算 1） 孔道直徑計(jì)算 孔道直徑 ： 1 2 . 1 2 94 . 6 4 . 6 3 . 2 5 m m4Qd v? ? ? (55) 考慮到 與馬達(dá)管道直徑相配合 ，取油管內(nèi)徑 1 8d? mm。 2）壓力油孔間最小壁厚 計(jì)算 由經(jīng)驗(yàn)公式得 2[ ]Pd? ?? (56) 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 式中 ： ? ——壓力油孔間 壁厚 (mm)； P——孔道內(nèi)液體的最高 壓力 (MPa)； d——壓力油孔道 內(nèi)徑 (mm)； []? ——許用應(yīng)力 (MPa)。 而對(duì) 于鋼性閥塊 來(lái)說(shuō) []bn?? ? (57) 式中： b? ——抗拉強(qiáng)度 (MPa)； n——安全系數(shù) ， 6n? 。 則 600[ ] 1 0 06bn?? ? ? ? (MPa ) 壓力油孔間最小 壁厚 ： 41 5 . 8 6 0 . 0 0 8 6 . 3 1 0 m 0 . 6 m m2 1 0 0? ??? ? ? ?? 在本系統(tǒng)閥塊設(shè)計(jì)中，孔道間最小距離為 mm，符合最小壁厚要求。 集成閥塊其他具體機(jī)構(gòu)尺寸參見(jiàn)集成閥塊繪圖。 1 液壓油箱有效容積確定 液壓油 箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。 本系統(tǒng)為中高壓系統(tǒng)， 液壓油箱的有效容量 V 可概括的確定為 ： ? ?= 6 12 PVQ? (58) 其中 PQ 為液壓泵的額定流量， ? L/min，則 ? ? ? ?= 6 1 2 6 1 2 2 . 5 5 1 5 . 3 3 0 . 6PVQ? ? ? ? ? ? L 考慮到轉(zhuǎn) 葉馬達(dá)容腔較大，約 7 L， 則油箱有效容積取大值， V=25 L。 2） 液壓油箱外形尺寸確定 本系統(tǒng)中液壓油箱的外形尺寸主要有集成閥塊的外形結(jié)構(gòu)確定，閥塊高度方向尺寸較大，且需要在工作時(shí)將集成閥塊浸沒(méi)在油液中，故油箱高度和長(zhǎng)度方向尺寸較大，油箱尺寸（長(zhǎng)度 350 mm寬度 240 mm高度 300 mm）。 液壓油箱其他具體結(jié)構(gòu)尺寸參見(jiàn)液壓動(dòng)力源（液壓包）繪圖。 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 本章首先對(duì)直驅(qū)式液壓動(dòng)力源的結(jié)構(gòu)組成和原理進(jìn)行分析，確定個(gè)液壓元件在液壓動(dòng)力源中的功能。其 次根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，對(duì)各個(gè)液壓元件進(jìn)行選型， 包括雙旋向定量泵、變頻電機(jī)、 補(bǔ)油閥液壓鎖和 安全閥閥芯。最后對(duì)直驅(qū)式液壓動(dòng)力源進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)，包括總體設(shè)計(jì)、集成閥塊設(shè)計(jì)、 液壓油箱設(shè)計(jì)，最終完成 直驅(qū)式液壓動(dòng)力源的設(shè)計(jì)計(jì)算。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 結(jié) 論 在本論文中， 首先 根據(jù)大規(guī)模，大功率太陽(yáng)能發(fā)電的迅猛發(fā)展， 提出了一種新型的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) —直驅(qū)式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并對(duì)直驅(qū)式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)與傳統(tǒng)液壓或電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于大功率太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析。 在具體的直驅(qū)式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，現(xiàn)將設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)歸類(lèi)如下： 參考相關(guān)資料，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行研究，確定本系統(tǒng)應(yīng)用于何種太陽(yáng)能發(fā)電方式，對(duì)太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡和定日鏡運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，對(duì)太陽(yáng)能跟蹤原理進(jìn)行分析，擬定定日鏡跟蹤系統(tǒng)控制框圖，最終確定直驅(qū)式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需要完成的功能。 參考相關(guān)資料，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備（定日鏡）工作過(guò)程中的工況進(jìn)行分析，確定直驅(qū)式液壓 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行元件轉(zhuǎn)葉馬達(dá)的主要技術(shù)要求。 對(duì)直驅(qū)式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行元件轉(zhuǎn)葉馬達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)計(jì)算 、 管路 設(shè)計(jì)、 關(guān)鍵部位密封設(shè)計(jì)。 對(duì)直驅(qū)式液壓動(dòng)力源進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括 驅(qū)式液壓動(dòng)力源的結(jié)構(gòu)組成和原理進(jìn)行分析 、 液壓元件選型 、 直驅(qū)式液壓動(dòng)力源集成化設(shè)計(jì)，并最終 完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容。 由于本人能力、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)一些沒(méi)有考慮到的的問(wèn)題，但相信經(jīng)過(guò)本人這段時(shí)間的努力，本畢業(yè)設(shè)計(jì) 可以滿足本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的主要要求。 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備直驅(qū)式液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) 1 20xx 年中國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)分析及投資咨詢報(bào)告． 20xx： 3–11 2 劉慶和．電液伺服直接驅(qū)動(dòng)裝置．電液壓技術(shù)資料簡(jiǎn)編． 1999： 1–27 3 姜繼海、蘇文海、劉慶和．直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)．哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院流體傳動(dòng)及控制研究所． 20xx： 1–5 4 張利平．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)． 化學(xué)工業(yè)出版社． 20xx： 233259 5 楊培元、朱福員．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)． 20xx： 4556 6 雷天覺(jué)．新編液壓工程手冊(cè)． 20xx： 15811584 7 幾座塔式太陽(yáng)熱能發(fā)電站．國(guó)際電力． 1997， 4． 2527 8 魏秀東、 盧振武、劉華．一種新型極軸跟蹤式定日鏡的研究．太陽(yáng)能學(xué)報(bào)． 20xx， 6． 573577 9 張興磊、楊麗麗、張東鳳．一種太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)． 20xx， 4． 315318 10 肖國(guó)銘．塔式太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)定日鏡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及跟蹤精度分析．太陽(yáng)能學(xué)報(bào)． 1981， 10． 404411 11 張耀明、王軍． 塔式與槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電． 太陽(yáng)能． 20xx， 2． 2931 12 范志林、陳強(qiáng)、張耀明．新型雙立柱支撐定日鏡的研制．太陽(yáng)能． 20xx，12． 1215 13 盧春玲、李正農(nóng)、李秋勝．定日鏡風(fēng)壓、風(fēng)環(huán)境 CFD 數(shù)值模擬研究．第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集． 10861091 14 郭鐵錚、劉德友．塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站中的定日鏡跟蹤裝置研制．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)． 20xx， 12． 114119 15 王鶯歌、李正農(nóng)、宮博．定日鏡風(fēng)壓分布與脈動(dòng)特性．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)． 20xx， 12． 187194 16 呂新．直驅(qū)式轉(zhuǎn)動(dòng)和直線電液伺服裝置的理論和實(shí)驗(yàn)研究．哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué) 碩士論文． 20xx． 416 17 邱兆湘．直驅(qū)式電液伺服裝置油源及系統(tǒng)性能的研究．哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文． 20xx． 12 18 Hong Sun， ， Observer Based Force Control of ElectroHydraulic of the American Control Conference. 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