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高速液压装置在航空航天领域应用很广泛,例如舰载飞机的发射,无人机的弹射,导弹和火箭的发射(冷发射和热发射等),以及从空间站,救生座椅的弹射,航天飞机或者其他飞行器上弹射发射卫星等。弹射方案可分为热发射和冷发射两种,液压冷发射技术在发射的过程中不会产生光声等信号。在现有液压技术的基础实现液压弹射装置的研制目标,主要是提高系统的有效发射载荷以及液压缸的极限运动速度。
为此本文采用以下方法:首先把作为执行机构的液压缸设计为三级同步液压缸。多级同步液压缸的特点是:附加质量小。液压缸占用垂直行程不会很大。在同步运动条件下相邻两级的相对运动速度不大,目前的密封技术能满足其要求。再次,以多个液压缸共同驱动较重的负载。本文采用的多个液压缸共同驱动的方法如下:每个液压缸都用伺服比例阀控制。把多个液压缸中的一个作为主缸,其它作为从缸。当各液压缸运动时,测量各液压缸的位移,以主缸的运动位移为基准,计算各个从缸相对于主缸的运动位移偏差。如果从缸的运动位移小于主缸,则控制比例伺服阀增大缸流量,提高从缸的运动速度。如果从缸的运动位移大于主缸,则控制比例伺服阀减小缸流量,从而降低从缸的运动速度。从而实现了多个液压缸同步运动驱动较重的负载。在这个控制中使用了PD算法。(PID各参数的确定及系统整体的测试是本文来源项目的后续工作,不在本文的讨论内容范围内。)
设计了液压缸三级同步结构,确定了结构参数,对活塞杆压杆稳定性和壁厚进行了强度校核,结果证明此液压缸设计符合要求。然后对三级同步液压缸的动静态特性仿真,分析了液压缸的位移、速度特性等曲线。由于本液压装置位于实验室中,所以还设计了缓冲器,对其仿真证明缓冲效果良好。所设计的三级同步液压缸运动速度可达21m/s。对液压装置的测控,本文采用以微处理器、PC机结合CAN总线的系统。设计了CAN总线协议,液压测控器(测控液压装置的电路板)的硬件以及多个测量和控制的程序。