【正文】 電機功率的確定 液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時，其驅動電機的功率一般可以直接從產品樣本或技術手冊中查到，但其數(shù)值在實際使用中往往偏大．因此，當液壓執(zhí)行元件的工況比較平穩(wěn)時，電機功率可查參考文獻公式： PpWppqP ??? 式中 pp? 為液壓泵的進、出口壓力差，對于開式系統(tǒng)即為液壓泵的最大工作壓力； pq 為液壓泵的實際流量； ?p 為液壓泵的總效率．齒輪泵的總效率為 ～ ．此處取 ?p =. 將 CB Fc 型齒輪泵的壓力與流量公式得： 631 6 1 0 1 0 1 0 / 6 0 4 . 10 . 6 5PpW pqP K W??? ? ?? ? ?p 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 42 查資料選用 Y132S4 型電機，額定功率 . 液壓閥的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件，溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調速閥時要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求．控制閥的流量一般選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有 20%以內的短時間過流量．該系統(tǒng)要應用集成塊設計，所以所運用的閥 都采用板式連接，因為只有采用板式連接的閥，才能充分的運用液壓集成塊的各個位置，而且也有利于集成塊上各個管路之間的聯(lián)通，如果換用其他的閥，就會增加管路設計的難度，同時也增加了管路之間干涉的幾率． 由前面計算結果可知：系統(tǒng)在各種工況下，以執(zhí)。是泵到執(zhí)行元件之間總的管路損失，由系統(tǒng)圖可見，從泵到液壓缸之間串接有一個單向閥和一個電液比例換向閥，取 P?? =. 故液壓泵的最大工作壓力： ? ?1 5 1 .0 1 6pp Mp a Mp a? ? ? ： 查參考文獻公式得： 單個液壓泵和多個液壓執(zhí)行元件的系統(tǒng)，液壓泵的流量確定： ? ?m axp L iq K q? ? 式中 pq 為液壓泵的流量； LK 為考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小流量的系數(shù)， 通常取 ~ ? ，取? 。突開閥不受控制系統(tǒng)的指令控制，是獨立的安全保護措施 .ABS 壓力調節(jié)器 14 是 ABS 壓力調節(jié)系統(tǒng)的簡圖具體的作用就是實現(xiàn) ABS 處的壓力調節(jié) .ECU 是 ABS 的電控部分實現(xiàn)系統(tǒng)的精確剎車 ． 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 40 液壓元器件選型 液壓泵的選擇 p 查參考公式，液壓泵的最大工作壓力按下式計算： 1pp p P? ? ?? 式中 1p 為液壓缸或液壓馬達最大工作壓力： p 為從液壓泵出口到液壓執(zhí)行元件入口處的總管路損失， P?? 的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數(shù)據(jù)選取：管路簡單、流速不大的，取 P?? = (～ ) Mpa。工作壓力由蓄能器 82 保持，壓力繼電器 92 根據(jù)蓄能器的壓力控制液壓泵電機的停／起，壓力繼電器93與 94用來指示制動器的工作狀態(tài)。繼電器； 。 。 此風力發(fā)電機剎車系統(tǒng)，采用節(jié)流調速系統(tǒng)，系統(tǒng)由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需要的壓力，并保持恒定。 閉式回路中的液壓泵將油液輸入執(zhí)行元件的進油腔，又從執(zhí)行元件的回油腔處吸油，這種回路結構緊湊，減少了空氣進入的可能性，采用雙向液壓泵或雙向液壓馬達時還可以很方便地變換執(zhí)行元件的運動方向：缺點是散熱條件差，為了 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 37 補償回路中的泄漏、補償執(zhí)行元件進油腔與回油腔之間的流量差額，常常需要設置補油裝置，從而使回路結構復雜化 。 容積調速回路按油液循環(huán)方式 的不同有開式回路和閉式回路兩種 。 此種調速方式結構簡單，并能獲得較大的調速范圍，但系統(tǒng)中節(jié)流損失大，效率低，容易引起油液發(fā)熱，因此節(jié)流調速回路只適用于小 功率及中低壓場合，或系統(tǒng)功能較大但節(jié)流工作時間短的情況，節(jié)流調速又分別有進油口節(jié)流、回油口節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式，進油口節(jié)流啟動沖擊較小，回油口節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速的場合，容積節(jié)流調速回路是通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，這種回路中，液壓泵輸出的油液直接進入執(zhí)行元件無節(jié)流和溢流能量損失，而且工作壓力隨負載變化而變化，因此系統(tǒng)不易發(fā)熱，效率較高，在功率較大的液壓傳動中得到廣泛應用 。 無級變速型調速又分為節(jié)流調速回路、容積調速回路和容積節(jié)流調速 。這就大大提高了剎車的可靠 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 35 性及其安全系數(shù)。改進前的風 力發(fā)電機組的剎車系統(tǒng)只有一套機械剎車機構，如果在緊急剎車時一旦失效將造成災難性的后果，同時造成巨大的經濟損失。安全系統(tǒng)在邏輯上優(yōu)于其它系統(tǒng)，其作用是與機組安全相關的限定值超出或控制系統(tǒng)不能控制設備在限定之內動作時，保護設備，使之處于安全狀態(tài)。當比例 控制系統(tǒng)設有反饋信號時可實現(xiàn)控制精度較好的閉環(huán)控制，其系統(tǒng)框圖如圖 所示 剎車系統(tǒng)屬于風力發(fā)電裝置的安全系統(tǒng)，它是為確保風力發(fā)電設備在出現(xiàn) 故障時仍處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)。使用位置傳感器的比例閥意味著閥芯是位置控制 的，位置傳感器提供一個 LⅧ T 反饋信號。根據(jù)輸 入信號的極性，閥芯兩端的電磁鐵將有一個通電，使閥芯向某一側移動。 圖 位置反饋示意圖 圖 閥芯位置傳感器工作原理 (2)控制放大器 控制放大器原 理如圖 所示。于是產生一個凈輸出電壓，其大小與運動量成比例而相位則指示運動方向。如果兩個二次線圈對置連接，則當鐵心居中時，每個線圈中產生的感應電壓將抵消，從而產生的凈輸出為零。 LVDT 由繞在與電磁鐵推桿相連的鐵心上的一個一次線圈和兩個二次線圈組成。因此此技術能使閥芯在閥體中準確地定位，而摩擦力、液壓力所引起的任何干擾都將被自動地糾正。如圖4． 10 所示，一個輸入信號供給放大 器，使放大器本身又產生相應的輸入信號去驅動電磁鐵。 4． 6 比例閥的控制原理圖 當需要更高的閥性能時，可在閥或電磁鐵上加裝一個位置傳感器以提供一 個與閥芯位置成比例的電信號。通過這樣的轉換，一個輸入電壓信號的變化，不但能夠控制執(zhí)行元件和機械設備上的功作部件的運動方向，而且可對其作用力和運動速度進行無級調節(jié)。這個電流信號作為輸入量被送入比例電磁鐵，從而產生和輸入信號成比例的輸出量一力或位移。采用比例放大器控制比例電磁鐵就能實現(xiàn)對比例閥進行遠距離連續(xù)控制，從而實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)壓力、流量、方向的無級調節(jié)。電磁比例換向閥是在普通電磁液壓換向閥的基礎上，用比例電磁鐵取代閥的調節(jié)機構及普通電磁鐵所構成的。我們改進后的控制方式為閉環(huán)控制，所以不能用這種簡單的電磁換向閥。片子兩側建立起一個穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓。 圖 4． 4霍爾效應 這種現(xiàn)象的產生，是因為通電半導體片中的載流子在磁場產生的洛侖茲 力的作用下，分別向片子橫向兩側偏轉和積聚，因而形成一個電場，稱作霍爾電場。取用了 各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達 55℃～ 150℃?；魻柶骷哂性S多 優(yōu)點，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率 高 (可達 1HZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 31 場有關的場合中使用。因為霍爾速度傳感器集成了信號處理電路，能測接近零速的能力及有數(shù)字信號輸出，且風力發(fā)電 機組的工作環(huán)境完全達到此傳感器的工作要求，所以霍 爾 速度傳感器是我們的最佳選擇。這樣短的距離減低了從干擾源檢拾干擾，使霍爾效應速度傳感器極好地免除 EMI 引起的故障及失效。最重要的是無需外加信號處理電路，極大多數(shù)的霍爾速度傳感器直接提供數(shù)字信號輸出，與數(shù)字邏輯、 PLc 兼容?；魻栃俣葌鞲衅髁硪粋€重要特點是信號處理電路通常也集成在同一封裝中，它提供了。霍爾效應傳感器感測的是磁通量的大小，而 VR 檢測的是磁通量的變化率。 2．霍爾傳感器 在霍爾效應速度傳感器中，當測速的靶轉到霍爾效應傳感器的位置，即霍爾傳感器位于靶及磁鐵之間，霍爾效應傳感器檢測到靶感應的磁通量變化。在高溫應用領域中， VR 傳感器優(yōu)于霍爾效應傳感器，因為工作溫度受到器件中所用的材料的特性的限制，用適當結構 的 VR 傳感器能使它工作溫度超過 300℃。 第一是價格，線圈及磁鐵相對說是便宜的，可是需要附加的信號處理電路，價格較貴了。靶的運動結果引起磁通量隨時間變化，這在線圈中感應出成比例的電壓，以后的電路將輸入信號變成數(shù)字波形，它能更容易的計數(shù)及實施時間控制。當靶的凸出部分運動接近到傳感器，此時磁通量最大。這兩種技術的工作原理都是通過測速物體 (靶 )在磁場中旋轉，干擾了磁場，它們得到的結果是相似的。 在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。接收器有光電二極管或光電三極管組成。 發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)和激光二極管。 光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。激勵振蕩器振蕩，并使振蕩電流增加。響應曲線與永久磁場的方向有關。 磁式傳感器是接近傳感器，它 (甚至透過非黑色金屬 )響應于一個永久的磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流， 從而導致振蕩衰減，以至停振。常見的有： 由三大部分組成：振蕩器、開關電路及放大輸出電路?？刂破骷须姶砰y與剎車閘。 硬件選擇 由上面的分析可知，控制所需傳感器為轉速傳感器與風速傳感器。 首先，根據(jù)風速值機風輪轉速值求出轉矩系數(shù)；再根據(jù)轉矩系數(shù)得出氣動 力矩；最后，比較氣動力矩與剎車力矩值的差值大小。齒輪箱也就不易產生損壞。實際上就是由于剎車的過程不是勻減速運動，從而產生動態(tài)載荷加載在齒 輪箱上，同時 齒輪箱受到的載荷較大，時間～長就會引起齒輪箱的疲勞損壞。改進后的功能圖如圖 4． 3 所示。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 28 圖 4． 3改進后功能實現(xiàn)圖 改進后，我們就將原來開環(huán)控制的剎車動作變?yōu)殚]環(huán)控制。其功能示意圖如圖 圖 4． 2改進前剎車功能圖 現(xiàn)在我們對其進行改進，在低速軸上加裝一套 剎車閘。改進前風力發(fā)電機剎車系統(tǒng)是被動開環(huán)系統(tǒng)。汽車上應用 ABS 是為了在最短的距離內停車及減小車輛的滑移率。 根據(jù)現(xiàn)行風力發(fā)電機剎車系統(tǒng)存在的問 題，同時結合風機的剎車制動過程，本文設想在高速與低速軸上各裝一一套剎車系統(tǒng)。 ABS 應用后的控制 ABS 基本原理是利用車輪加減角速度門限及參考滑移率構成，防抱死邏輯使滑移率在車輪峰值附近波動，從而獲得較大的車輪縱向和橫向力，使車輪在較短時間及距離內停下來，同時也使制動穩(wěn)定性較好。通常制動盤采用摩擦性能良好的珠光體灰鑄鐵制造 。 m值一般不應小于 0． 65。上式也可寫成 Re=4/3[1R1R2/(R1+R2)2](R1+R2)/2=4/3[1m/(1+m)2]Rm 式中， m= R1/R2 因為 m1， m/(1+m)21/4，故 ReRm，且 m越小則兩者差值越大。 圖 鉗盤式制動器的作用半徑計算參考圖 如圖 ，平均半徑為 Rm=(R1+R2)/2 式中， R1和 R2為摩擦襯塊扇形表面的內半徑和外半徑。=2f／ FoR 式中， f為摩擦因數(shù)； Fo為單側制動塊對制動盤的壓緊力； R為作用半徑。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 25 剎車盤直徑 D 輪輞直徑為 15 = 取 367mm 制動盤直徑為 70%～ 79%輪輞直徑 即： ～ 取 270mm 制動盤厚度 h 選擇通風式剎車盤 h=25 ㎜ 摩擦襯塊外半徑 R內半徑 R1 根據(jù)剎車盤直徑可確定摩擦襯塊外徑 R2=130 ㎜ 考慮到 R2/ R1＜ ，可選取 R1=92mm，則 R2/ R1=＜ 假設襯塊的摩擦表面全部于制動盤接觸，而且各處單位壓力均勻，則制動器的制動力矩為 RfFM ?? 2? f 為摩擦因素 ,F0為單側制動塊對制動盤的壓緊力， R作用半徑 在實際的計算過程中， R 值我們取平 均值 Rm就可以了，設襯塊的與制動盤之間的單位壓力為 p,則在任意微元面積 RdRdφ 上的摩擦力對制動盤的中心的力矩為fpR2dRdφ ,而單側制動塊加于制動盤的制動力矩應為： ?? ?? dR dfpRRR 221M ????? 單側襯塊加于制動盤的總摩擦力為： ? ??? ??? ?21RR fpRdRdfF 所以有效半徑： mmRR RRfFM 113=)(3 )(2=2/=R 21223132