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变量泵斜盘电液伺服控制系统的功能试验

时间:2019-11-23 18:46:24  来源:  作者:  浏览量: 14
简介: 变量泵斜盘电液伺服控制系统的功能试验 在数字仿真的基础上,在航空发动机泵后燃油压力范围内将FF102伺服阀简化为一阶惯性环节,即 QL(S)/u(s)=KV/(TV+1

变量泵斜盘电液伺服控制系统的功能试验

在数字仿真的基础上,在航空发动机泵后燃油压力范围内将FF102伺服阀简化为一阶惯性环节,即

                     QL(S)/u(s)=KV/(TV+1)               (9-5)

式中:QLu分别为伺服阀输出流量和输入电压;Kv、Tv分别为伺服阀一阶环节增益和时常数。伺服阀单位阶跃信号的响应时间不超过5ms。伺服阀向双作用液压缸输入高压燃油推动活塞运动,这一过程可以简化描述为积分环节,即

                  XP(S)/QL(S)=(Q/AP)/S=KL/S              (9-6)

式中;XP为液压缸活塞位移;Q、AP分别为液压缸进油流量和有效作用面积;KL为整合活塞位移增益,KL=Q/AP

斜盘位置闭环控制系统框图如图10所示。

由于系统前向通道中已存在积分环节,控制算法Gc使用PID控制的比例控制算法,将指令信号与反馈信号的差值乘以比例系数后,转换为电压信号进入电液伺服阀。

变量泵斜盘位置电液伺服控制系统在X形航空发动机特性仿真试验系统上进行了功能试验。试验系统通过大功率直流电动机,经齿轮减速机构拖动变量柱塞泵,其中,电动机转速采用手动调节。泵出口油路安装了节流针阀,手调针阀的开度可设定初始泵后压力。使用计算机对液压缸活塞位置进行控制,对应斜盘角最大、最小位置的活塞限位分别为15.5mm和29.0m。软件工作过程中,记录变量泵的输出流量和活塞位置。

(1)液压伺服控制系统静态特性。斜盘位置控制的静态重现性表现在液压缸活塞位置到达同一点时,同转速下的泵输出流量一致。试验中,针阀开度调至最大,手动控制变量泵转速分别为2730r/min和2366r/min。取液压缸活塞位置分别为15.5、18.0、22.5、26.0mm和29.0mm的5个观测点,记录泵输出燃油流量。试验数据见表。从表中数据可知,斜盘位置在变化过程中处于同一位置点时,燃油泵输出流量基本一致,最大差值为42L/h。考虑到涡轮流量计信号误差及流量波动,小于50L/h的流量差值在可接受范围以内。斜盘位置控制的重现性符合系统要求。

斜盘位置控制的静态重现性试验数据

斜盘位置/mm

燃油流量/(L·h-1

变量泵转速2730r/min

变量泵转速236r/min

15.5

18.0

22.5

26.0

29.0

26.0

22.5

18.0

15.5

8010

6518

4003

2087

653

2119

4035

6560

8008

6919

5628

3437

1803

590

1824

3478

5660

6919

斜盘位置控制的稳定性表现在:油缸活塞指令位置固定,在转速变化时,活塞位置不因转速变化而出现静态误差。试验取液压缸位置指令为22.5rm,改变变量泵转速,观测输出流量,试验数据见表。对表数据进行拟合后发现,输出流量与转速线性度很好,说明转速提升过程中活塞位置稳定。

斜盘位置控制的稳定性试验数据

泵转速/(r·min-1)

燃油流量/(L·h-1)

泵转速/(r·min-1)

燃油流量/(L·h-1)

2760

2545

2325

2100

1810

4050

3717

3385

3041

2602

1520

1305

1806

800

580

2172

1840

1515

1100

800

活塞位置动态响应曲线(2)液压伺服控制系统动态特性。电液伺服阀的响应速度随供油压力的升高而加快,输出流量也随之增大;显然液压缸活塞的运动速度也随泵后压力的升高而加快。因此,想知道系统是否满足斜盘角度最大到最小的时间要求,只需要针对供油压力较低的情况进行功能试验。试验选取了X形航空发动机工作中燃油泵后压力最低的一组参数,通过调节泵转速和针阀开度获得相应的供油压力,控制液压缸活塞运动,观测活塞位置动态响应过程。试验结果如图11所示。

从图11可以看出,即使是在供油压力较低情况下,活塞位置从15.5mm运动至29.0mm和从29.0mm返回15.5mm所需时间均不超过1s,仍然大幅低于1.5~2.5s的系统要求。

该种变量柱塞泵斜盘的电液伺服控制系统,使用泵后煤油作为伺服阀油源,

有效简化了液压系统结构。经过功能试验证明,经简化的伺服控制系统动态响应速度快,位置控制重现性、泵流量线性度好,作为航空涡轮燃气发动机燃油控制机构,能够满足转速/流量控制要求,减小了液压系统体积和质量,有助于提高发动机推重比。

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