起豎液壓系統(tǒng)設(shè)計與恒功率控制策略研究

何劉宇， 楊 堃， 蕭 輝， 謝文建， 吳新躍， 李運華

(1.北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 北京 100076；2.北京航空航天大學(xué) 自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院， 北京 100191)

引言

重載起豎運動機構(gòu)在工程機械及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1-3]。某設(shè)備起豎機構(gòu)因使用需要，最大起豎角度要求大于90°，并且由于機構(gòu)的工作要求，起豎時回轉(zhuǎn)軸在起豎初期需要抬起到一定的位置后固定，而后起豎液壓缸繼續(xù)伸出，并在起豎至過質(zhì)心后由緩沖液壓缸繼續(xù)伸出使起豎角度達到最大。本研究分析了起豎機構(gòu)的幾何學(xué)關(guān)系，根據(jù)機構(gòu)中液壓缸執(zhí)行機構(gòu)的動作規(guī)律和特點，設(shè)計了各組液壓缸的液壓控制回路及各組之間聯(lián)動的液壓控制回路。同時針對快速起豎時平穩(wěn)啟動和到位停止的難點， 對所設(shè)計的回路如何實現(xiàn)有效平穩(wěn)緩?fù)＿M行了深入分析，制定了相應(yīng)的控制策略，該控制策略經(jīng)實際快速起豎運行驗證，性能良好，滿足指標(biāo)要求。采用機械控制的方式提高了系統(tǒng)的平穩(wěn)性和可靠性，是一種較為實用的減速緩沖控制技術(shù)。

1 起豎系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

1.1 起豎系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計

起豎系統(tǒng)由一套連桿機構(gòu)、插拔液壓缸、起豎液壓缸、緩沖液壓缸組成，如圖1a所示。整個機構(gòu)在運動時受連桿-滑塊機構(gòu)的約束，起豎液壓缸伸出時會首先將所要起豎的負載連同其回轉(zhuǎn)軸一并抬起，而后根據(jù)所設(shè)計機構(gòu)的運動特性，在負載回轉(zhuǎn)軸抬起至一定角度后被限位不動，如圖1b所示，該限位功能由安裝在連桿-滑塊機構(gòu)上并隨其一起運動的插拔液壓缸實現(xiàn)。插拔液壓缸為彈簧缸，在起豎之前，通過所設(shè)計的結(jié)構(gòu)將彈簧缸壓縮至活塞桿收回狀態(tài)，當(dāng)起豎到指定角度后，在插拔液壓缸活塞桿運行方向出現(xiàn)銷孔，活塞桿在彈簧力作用下伸出，安裝在插拔液壓缸頂部的銷子插入機座上的銷孔內(nèi)使連桿-滑塊機構(gòu)固定，進而使負載的回轉(zhuǎn)軸也固定。而后起豎液壓缸繼續(xù)伸出，因回轉(zhuǎn)軸已固定，負載開始做繞回轉(zhuǎn)軸的起豎運動。當(dāng)起豎角逐漸增大至負載過質(zhì)心后，緩沖液壓缸受到拉力逐漸伸出，直到伸出至極限行程后使整個負載起豎翻轉(zhuǎn)到位，達到指定角度。

圖1 起豎系統(tǒng)組成及運動狀態(tài)

從圖1中的運動過程可以看出，機構(gòu)在整個過程中共經(jīng)歷了2次不同的運動軌跡模式。其中，圖1a、圖1b的運動過程為第一階段，該階段為回轉(zhuǎn)軸抬起階段，其特征是負載左端的回轉(zhuǎn)軸抬起，而負載右端則沿著水平面平移運動，類似于曲柄滑塊機構(gòu)，但又不是真正的曲柄滑塊類型運動軌跡，因為其回轉(zhuǎn)軸的運動軌跡并不是繞著某一點的圓弧。當(dāng)回轉(zhuǎn)軸抬起到一定高度后，受連桿機構(gòu)的機械限位約束，回轉(zhuǎn)軸將保持固定。然后起豎液壓缸繼續(xù)伸出，負載開始繞著回轉(zhuǎn)軸做起豎運動，該階段為起豎階段。隨著起豎液壓缸的伸出，負載的起豎角度不斷增大，當(dāng)起豎角度過質(zhì)心后使緩沖液壓缸受力方向發(fā)生變化，緩沖液壓缸開始逐漸向外伸出，起豎液壓缸在負載起豎過質(zhì)心后會繼續(xù)伸出一段行程后到位，隨后負載在緩沖液壓缸受拉力伸出下繼續(xù)繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，直到緩沖液壓缸也伸出到位，完成整個起豎運動。

回收過程機構(gòu)動作順序與起豎過程不完全相反，先起豎液壓缸回收，在負載回過質(zhì)心后，有一段緩沖液壓缸和起豎液壓缸同時回收的過程。

1.2 起豎機構(gòu)幾何學(xué)分析

起豎機構(gòu)涉及的復(fù)雜連桿-滑塊機構(gòu)的運動不是本研究研究重點，這里對機構(gòu)的運動特性及規(guī)律做簡要的幾何分析，得出起豎液壓缸位移與起豎角度間的數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系，這樣通過檢測起豎液壓缸位移也可以計算出角度而進行起豎角度判定。起豎機構(gòu)幾何關(guān)系如圖2所示，點Om，A為固定在框架上的不動點，其余點為動點，會隨著起豎液壓缸伸長而變化。定義LOmE表示點Om到點E之間的距離，其余點之間的距離均按此定義表示。LOmE表示起豎液壓缸2支點間距離，LEF表示緩沖液壓缸2支點間距離。

圖2 機構(gòu)幾何學(xué)關(guān)系示意圖

1) 回轉(zhuǎn)軸抬起階段

回轉(zhuǎn)軸抬起階段起豎機構(gòu)幾何關(guān)系如圖2a所示。在連桿機構(gòu)及其C點弧線滑軌的運動約束下，隨著起豎液壓缸伸長，機構(gòu)運動至O′,D′,C′點(O′，D′，C′為一跟固定桿)，O點為負載回轉(zhuǎn)軸初始位置，C′點位置為插拔液壓缸銷子插入銷孔的點。此階段負載回轉(zhuǎn)軸抬起(由O點至O′點)，當(dāng)抬起至指定角度后，安裝在插拔液壓缸活塞桿上的銷子插入機座框架上對應(yīng)的固定銷孔中(C′點位置)，此時連桿機構(gòu)的運動受到銷子的約束而不再運動，使回轉(zhuǎn)軸固定于O′點位置。

根據(jù)起豎機構(gòu)的實際鉸點位置、各連桿質(zhì)心、質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量等特征分別構(gòu)建零部件模型，并根據(jù)圖2的機構(gòu)連接關(guān)系和圖3的結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系建立與機座(大地)的固定副，各連桿間轉(zhuǎn)動副、滑移副等約束，在ADAMS中建立出機構(gòu)的模型。結(jié)合液壓控制策略驅(qū)動起豎液壓缸和緩沖液壓缸進行運動學(xué)仿真，可以得到液壓缸展長、起豎角度、起豎載荷的變化值，起豎角度與起豎液壓缸位移關(guān)系曲線如圖4所示。可以看出二者關(guān)系近似線性，但其關(guān)系公式推導(dǎo)較為復(fù)雜，因此可將起豎角度β與起豎液壓缸位移簡化為線性關(guān)系，見式(1)。這里按角度進行分段線性化處理以提高線性化后的計算值精確性，其中，LP表示起豎液壓缸初始安裝距離，k為起豎液壓缸伸出位移量與起豎角度間比例系數(shù)，γ表示劃分的3個階段的角度參數(shù)，Lk表示根據(jù)曲線預(yù)先計算出的3個階段γ角度參數(shù)對應(yīng)的位移值。

圖3 起豎機構(gòu)結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系

圖4 起豎角度與液壓缸位移曲線(回轉(zhuǎn)軸抬起階段)

(1)

2) 起豎階段

起豎階段機構(gòu)的幾何關(guān)系簡圖見圖2b，此階段負載的回轉(zhuǎn)軸O′點已固定，已轉(zhuǎn)化成常規(guī)的起豎方式。LOmE表示起豎液壓缸上下安裝絞點之間的距離[4-5]，∠MO′X為起豎角β，LO′E為機構(gòu)中的長度固定的連桿，LOmO′、∠MO′E=δ1、∠OmO′X=δ2均為定值；則有:

∠EO′X=β-∠MO′E=β-δ1

(2)

∠OmO′E=∠EO′X+∠OmO′X=β-δ1+δ2

(3)

在△OmO′E中，由三角函數(shù)公式可以得到β與LOmE的數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系滿足式(4)：

(4)

當(dāng)起豎角度過質(zhì)心后使緩沖液壓缸受拉力伸出，在緩沖液壓缸伸出到位后整個起豎過程完成。

2 起豎液壓系統(tǒng)組成

起豎系統(tǒng)由左右2個插拔液壓缸、1個起豎液壓缸、2個緩沖液壓缸共同完成起豎和回平動作。起豎液壓系統(tǒng)原理見圖5，泵源由變頻電機驅(qū)動負載敏感泵構(gòu)成。采用變頻電機可以在一定范圍下調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)系統(tǒng)需要快速運行時，在負載敏感泵的排量自動調(diào)整到最大后可再通過提高泵的轉(zhuǎn)速進一步提高系統(tǒng)的輸出流量[6]。

電液比例多路閥7用于控制起豎液壓缸10的伸收速度，平衡閥8安裝在起豎液壓缸10兩腔回路上用于起豎過質(zhì)心和回收過程中進行負載保持，電磁閥12、13用于控制插拔液壓缸11的伸收，減壓閥14用于在起豎階段降低插拔液壓缸正腔的壓力，電磁閥16和溢流閥17設(shè)置在負載敏感泵的LS控制回路上，當(dāng)電磁閥16開啟時，泵源LS口敏感壓力將由溢流閥17的設(shè)定值限制，在起豎和回收的相應(yīng)位置角度開啟，用于降低系統(tǒng)的壓力，起保護作用。

回路中對比例多路閥BL3的A口和B口封堵，這樣在泵源運行時單獨開啟BL3(兩個方向均可)時類似于油缸伸到極限使負載無窮大，此時泵源壓力將由負載敏感泵的恒壓變量壓力限定(本系統(tǒng)中設(shè)定為32 MPa)。當(dāng)電磁閥16同時開啟時LS口壓力將感知溢流閥17設(shè)定壓力(10 MPa)，使系統(tǒng)壓力限制在溢流閥17設(shè)定的值附近。此功能用于在機構(gòu)回收階段拔銷環(huán)節(jié)限制插拔液壓缸活塞桿回收工作壓力，既能安全拔銷又起到安全保護作用(插拔液壓缸安全工作壓力小于泵源最大工作壓力)。

1.油箱 2.吸油截止閥 3.變頻電機 4.負載敏感泵 5.高壓過濾器6、15.單向閥 7.電液比例多路閥 8.平衡閥 9.壓力傳感器10.起豎液壓缸 11.插拔液壓缸 12、13、16.電磁閥14.減壓閥 17.溢流閥 18.回油過濾器圖5 液壓系統(tǒng)原理圖

起豎液壓缸和插拔液壓缸的有桿腔和無桿腔回路上均設(shè)置有壓力傳感器9，用于在工作過程中監(jiān)測負載的壓力。接近開關(guān)SQ1～SQ6用于檢測起豎液壓缸和插拔液壓缸活塞桿伸收到位狀態(tài)。

緩沖液壓缸用于在翻轉(zhuǎn)階段減緩負載翻轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)到位，緩沖液壓缸基本原理與油氣彈簧相似如圖6所示，為減小安裝空間，將油氣彈簧的蓄能器與液壓缸集成于一體。該部分不是本研究的重點，這里僅介紹基本原理。液壓缸的缸筒外層由一圈環(huán)形的活塞式蓄能器組成，蓄能器的氣腔通過外接充氣口為其充壓，蓄能器的油腔通過液壓缸后端蓋上的油孔流入中間油管和液壓缸的無桿腔，中間油管長度貫穿液壓缸活塞桿內(nèi)部，活塞桿末端有油孔與液壓缸有桿腔溝通，這樣中間油管和液壓缸兩腔均可連通。當(dāng)活塞桿伸出時，有桿腔油液通過中間油管流入無桿腔中，當(dāng)收回時，無桿腔油液通過中間油管流入有桿腔和蓄能器的油腔中。通過設(shè)置中間油管上分布的通流孔數(shù)量、位置和直徑來獲得期望的節(jié)流效果，如圖7所示，進而實現(xiàn)伸收時的緩沖作用[7-8]。使用時可通過調(diào)整節(jié)流孔直徑來調(diào)整緩沖伸收速度。

1.活塞桿 2.氣腔 3.油腔 4.中間油管5.無桿腔 6.有桿腔圖6 緩沖液壓缸原理圖

圖7 中間油管

2.1 起豎過程液壓系統(tǒng)工作原理

起豎過程液壓系統(tǒng)工作原理及步驟如下：

(1) 先檢測接近開關(guān)SQ7的信號，以確認吸油截止閥2處于開啟狀態(tài)，然后按預(yù)先設(shè)定好的轉(zhuǎn)速要求給電機變頻器指令使電機泵啟動。此時由于比例閥尚未開啟，負載敏感泵內(nèi)的斜盤會迅速調(diào)小角度，使泵排量調(diào)至最小；

(2) 根據(jù)起豎角度值，按照預(yù)先設(shè)定好的比例多路閥的開啟量，開啟比例多路閥BL1和BL2(給比例多路閥施加負向控制信號，使高壓油從BL1和BL2的A口進入起豎液壓缸無桿腔，有桿腔油液則通過B口回油箱)。此時負載敏感泵感受到負載力后排量自動調(diào)整變大，液壓油通過負載敏感泵的排油口進入比例多路閥中，比例多路閥BL1和BL2的出口并聯(lián)后將液壓油通過連接在起豎液壓缸無桿腔的平衡閥8后進入起豎液壓缸，起豎液壓缸伸出并使機構(gòu)開始在連桿機構(gòu)的約束下起豎。同時，泵源出口處單向閥6后另外引出一條油路連接至插拔液壓缸，油液通過單向閥15、減壓閥14和電磁換向閥12后進入插拔液壓缸的無桿腔，使插拔液壓缸伸出，減壓閥設(shè)定壓力為1.1 MPa，使插拔液壓缸活塞桿伸出力不會因系統(tǒng)壓力提升而變大。此控制回路與插拔液壓缸通過彈簧伸出功能相同，行成冗余控制，提高了機構(gòu)運動到位時快速插銷動作的可靠性。

(3) 隨著起豎液壓缸不斷伸出，在起豎角度β大于77°后，按照預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)分段減小BL1和BL2的開啟量，使起豎速度逐漸減慢；

(4) 當(dāng)起豎角度大于90°后，起豎液壓缸工作載荷已小于8 MPa，使電磁閥YA1通電(在使用前已將溢流閥17調(diào)定至10 MPa)，這種措施既能提供起豎液壓缸繼續(xù)伸出所需的壓力，又可以限制活塞桿伸出到極限位置后起豎液壓缸無桿腔的壓力；

(5) 當(dāng)起豎到位后，先關(guān)閉比例閥多路閥7的BL1，BL2，再使YA1斷電，使閥全部關(guān)閉；

(6) 停止電機泵，整個起豎工作流程完成。

2.2 回收過程液壓系統(tǒng)工作原理

回收過程液壓系統(tǒng)工作原理及步驟如下：

(1) 檢測接近開關(guān)SQ7的信號，以確認吸油截止閥2處于開啟狀態(tài)，然后按預(yù)先設(shè)定好的轉(zhuǎn)速要求啟動電機泵；

(2) 開啟比例多路閥BL1(給比例多路閥施加正向控制信號，使高壓油從BL1和BL2的B口進入起豎液壓缸有桿腔，無桿腔油液通過A口回油箱)，此時起豎液壓缸活塞桿開始收回，當(dāng)起豎角度減小到20°時，將YA1，YA2，YA3同時通電，并將BL3開啟，目的是在機構(gòu)回收的同時將插拔液壓缸收回，使后續(xù)機構(gòu)回收動作順利連貫執(zhí)行，同時保護插拔液壓缸工作壓力不超限。此時液壓油既通過比例多路閥BL1進入起豎液壓缸有桿腔，同時又從泵出口處單向閥6后引出一油路，不再通過減壓閥回路，而是經(jīng)電磁換向閥12和13進入插拔液壓缸的有桿腔，因為克服插拔液壓缸彈簧力將活塞桿收回需要插拔液壓缸有桿腔壓力不小于3.3 MPa。起豎液壓缸在此階段其活塞桿收回所需的壓力已小于10 MPa，因此通過限制負載敏感泵LS口壓力，可使泵源系統(tǒng)工作壓力不超過10 MPa，既能滿足起豎液壓缸回收需要又能確保壓力不超過插拔液壓缸安全工作壓力。

(3) 當(dāng)檢測到起豎機構(gòu)回收到位后，將比例多路閥7的BL1和BL3關(guān)閉，將電磁鐵YA1，YA2，YA3均斷電，使閥全部關(guān)閉；

(4) 停止電機泵，整個回收工作流程完成。

3 起豎液壓系統(tǒng)恒功率控制策略

3.1 負載敏感泵的功率限制控制

為了降低系統(tǒng)能耗，利用負載敏感泵的恒功率控制功能實現(xiàn)起豎過程的功率優(yōu)化控制[9]，帶有功率控制功能的負載敏感泵原理見圖8。

1.負載敏感控制閥 2.恒壓變量控制閥 3.功率控制閥圖8 負載敏感泵原理

該負載敏感泵具備TPNS功能，即功率控制T加恒壓變量控制P加負載敏感控制S。該型號負載敏感泵的恒壓變量控制P優(yōu)先級高于功率控制T，功率控制T的優(yōu)先級高于負載敏感控制S。在使用時通過調(diào)節(jié)功率控制閥、恒壓變量控制閥的調(diào)節(jié)彈簧螺釘，設(shè)定泵的最大功率限制值和泵的最大輸出壓力。因此，當(dāng)負載敏感控制口X中的負載敏感壓力與泵出口壓力一致且泵出口壓力不大于所設(shè)定的恒壓變量壓力時，只要泵的輸出流量能夠滿足閥和管路的最大通流能力，液壓系統(tǒng)即可運行在恒功率模式下。使其最大功率不超過由功率控制閥所限定的最大功率值。負載敏感控制閥的初始彈簧調(diào)定壓力采用出廠設(shè)置值，約2.7 MPa。

3.2 快速起豎恒功率控制策略

在整個起豎過程中首先將兩路比例多路閥BL1，BL2施加最大負向控制信號(A口全開出油)，這樣使閥的通流能力大于在額定轉(zhuǎn)速下泵能夠輸出的最大流量，且負載敏感控制口的控制壓力與泵輸出壓力相同，使泵的功率調(diào)節(jié)閥可以起作用。所限功率值可通過功率閥的調(diào)節(jié)螺釘進行調(diào)節(jié)。在起豎過程液壓系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，按起豎角度分段調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒功率控制策略如下：

(1) 回轉(zhuǎn)軸抬起階段，比例多路閥BL1，BL2全開至負向最大，電機轉(zhuǎn)速提高至1634 r/min，目的是進一步提高泵的輸出流量，加快回轉(zhuǎn)軸抬起階段起豎液壓缸伸出速度，使系統(tǒng)運行于設(shè)定的恒功率下。通過檢測起豎液壓缸的位移量，在回轉(zhuǎn)軸抬起階段的末端附近減小比例多路閥的開口量進行減速緩沖以避免在剛進入起豎階段后因起豎液壓缸載荷陡增而造成起豎速度突變；

(2) 起豎階段，比例多路閥BL1，BL2全開至負向最大，電機轉(zhuǎn)速降低至額定轉(zhuǎn)速1485 r/min，此時泵的最大輸出流量與起豎階段液壓系統(tǒng)負載壓力的乘積能達到所設(shè)定的恒功率值；在起豎角度接近負載過質(zhì)心角度前，減小比例多路閥開口量，降低起豎液壓缸的伸出速度，減小翻轉(zhuǎn)過質(zhì)心時的慣性力。

3.3 電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

起豎液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖9所示，電液控制系統(tǒng)由電源、PLC控制器、變頻器、變頻電機、負載敏感泵、比例閥、換向閥、液壓缸和機械執(zhí)行機構(gòu)等組成[10-12]。采用變頻電機可以改變轉(zhuǎn)速，進一步調(diào)整泵的輸出流量。在負載上安裝有傾角傳感器，起豎液壓缸上安裝有位移傳感器，可將起豎角度β和液壓缸位移量LOmE實時反饋給控制系統(tǒng)。起豎液壓缸和插拔液壓缸的無桿腔回路上設(shè)置有壓力傳感器，將系統(tǒng)壓力反饋給控制系統(tǒng)。電液比例多路閥采用PWM信號驅(qū)動[10]，根據(jù)反饋的起豎角度β值和起豎液壓缸位移，判定位于不同的起豎階段，并調(diào)節(jié)比例多路閥的閥開口量，控制起豎液壓缸伸出或回收時的速度，使得在回轉(zhuǎn)軸抬起階段末端和起豎階段末端提前減速，控制機構(gòu)平穩(wěn)運動，降低負載翻轉(zhuǎn)速度，減小起豎過程中負載的晃動。

在利用負載敏感泵恒功率控制功能的同時，為了進一步優(yōu)化功率利用率，在初始階段通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率使回轉(zhuǎn)軸抬起階段泵轉(zhuǎn)速提高，增大了系統(tǒng)輸出流量，加快了起豎速度。

4 實際應(yīng)用效果

定義比例多路閥1和2的開口量控制的PWM信號的占空比為kp1，kp2，變頻電機的控制頻率為f，按照恒功率控制策略，根據(jù)起豎角度與起豎液壓缸位移量的對應(yīng)關(guān)系，得到在起豎液壓缸快伸到位前負載起豎的角度值，用于提前降低伸出速度，實現(xiàn)緩沖。各控制量通過反饋的各階段起豎角度或起豎液壓缸位移信號進行調(diào)整，如式(5)所示：

(5)

采用負載敏感泵的恒功率控制模式并通過起豎角度信號調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速進行了實際起豎過程試驗，整個起豎過程用時243 s，起豎角度變化和起豎液壓缸有桿腔和無桿腔壓力變化曲線如圖10所示，可以看出在負載翻轉(zhuǎn)過質(zhì)心后起豎缸繼續(xù)伸長直至到位，此過程起豎液壓缸受力變?yōu)槔Γ?因而有桿腔壓力出現(xiàn)了短暫的突然升高。起豎過程中插拔液壓缸無桿腔壓力變化曲線如圖11所示，當(dāng)起豎到-6.2°使插拔液壓缸可以伸出后，插拔液壓缸在彈簧力和液壓力作用下迅速伸出到位，其彈簧腔壓力在降低后又恢復(fù)至減壓閥設(shè)置的1.1 MPa。滿足設(shè)計要求。

圖9 電液控制系統(tǒng)原理圖

圖10 起豎過程角度和起豎液壓缸壓力曲線

圖11 起豎過程插拔液壓缸壓力曲線

在回收過程中液壓系統(tǒng)需要功率不大，也無快速回收要求，無需采用恒功率控制，只需按照液壓負載敏感系統(tǒng)工作完成回收過程即可，此時泵的輸出流量則通過負載敏感泵自身特性自動與系統(tǒng)要求相匹配。

回收過程角度變化和起豎液壓缸有桿腔和無桿腔壓力變化曲線如圖12所示，起豎液壓缸有桿腔壓力初始時最大，隨著回收角度減小而降低，當(dāng)起豎角度回過質(zhì)心后，系統(tǒng)中平衡閥開始起平衡負載作用，使有桿腔壓力穩(wěn)定在6.4 MPa左右。在回收角度變化曲線中，回收過程的45～63 s之間回收角速度變快，表明負載回過質(zhì)心后緩沖液壓缸與起豎液壓缸開始同時收回，使回收角速度加快，當(dāng)緩沖液壓缸收回到位后，角速度減慢。回收過程中插拔液壓缸有桿腔壓力變化曲線見圖13，在角度小于20°后，電磁閥12和13換向，有桿腔壓力上升并使插拔液壓缸活塞桿克服彈簧力收回到位。

圖12 回收過程角度和起豎液壓缸壓力曲線

圖13 回收過程插拔液壓缸壓力曲線

5 結(jié)論

(1) 根據(jù)起豎機構(gòu)的運動特點，設(shè)計了由起豎液壓缸、插拔液壓缸和緩沖液壓缸組成運動機構(gòu)，結(jié)合液壓系統(tǒng)設(shè)計使整個起豎過程系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

(2) 結(jié)合泵的功率控制功能，在起豎的主要階段均實現(xiàn)了恒功率控制，經(jīng)實際使用測試，系統(tǒng)運行和緩沖效果均達到了設(shè)計要求，起豎過程平穩(wěn)，翻轉(zhuǎn)階段緩沖功能效果很好。驗證了快速起豎時恒功率控制策略的有效性，提高了起豎過程的快速性，優(yōu)化了能量利用率，實際使用效果較好，可為其他相關(guān)液壓控制提供參考。