装载机转向液压系统的热平衡分析与比较

基于集中参数法建立装载机液压转向系统的传热仿真模型,并对高速跑车试验工况进行仿真分析。针对50型轮式装载机几种典型作业方式,对同轴流量放大转向系统和流量放大转向系统2种配置的装载机利用传热模型分别进行热平衡仿真计算,并计算2种转向液压系统的功率损失。研究结果表明:仿真与试验结果一致,证明模型准确可信。目前装载机热平衡工业性试验中普遍采用的I形铲装循环工况,并不是装载机液压系统最大热负荷工况。同轴流量放大转向液压系统装载机在T形作业中热平衡温度与环境温差最高为74.3℃;流量放大转向液压系统装载机在V形作业中热平衡温度与环境温差最高为62.64℃。     

负载敏感系统响应特性仿真研究

在对负载敏感变量泵工作原理进行分析的基础上,基于AMESim平台对系统的响应特性进行了仿真研究.结果表明,在系统压力达到调压阀设定压力之前,系统的流量仅取决于流量阀的开口而与负载无关,负载敏感阀将根据流量阀的开口自动调节变量泵的排量.在系统压力达到调压阀设定压力之后,系统压力仅取决于调压阀的设定值而与负载无关,此时负载敏感阀将自动调节变量泵的排量使之恰好与负载的需要相适应.     

开中位多路阀稳态液动力的控制方法

为解决装载机在实际工作中开中位多路阀复位时的卡滞问题,通过AMESim与Fluent软件联合仿真,搭建了多路阀铲斗联液压系统,得出了滑阀复位过程中,中位卸荷口P-T的流量曲线;将流量曲线离散化并作为Fluent仿真的入口边界条件,分析了滑阀P-T口的流场特性和稳态液动力的变化.结果表明:引起滑阀复位卡滞的原因是滑阀液动力在阀口开度2.5 mm时大于复位弹簧力.针对这种情况,在阀杆上设置挡流凸台结构,并对凸台参数进行优化,在不影响滑阀压力流量特性的同时将射流引导至阀体壁面,使滑阀液动力降低了61.6%.     

高压大流量气动电磁换向阀原理及动态特性

针对某水下装置对高压、大流量压缩空气的控制要求,对其关键元件高压大流量气动电磁换向阀的原理和动态特性进行了理论分析和仿真研究.提出采用先导式结构,以气动力作为高压大流量截止式主阀阀芯驱动力.通过对主阀启闭物理过程的分析,结合气体动力学,建立了基于高压气动电磁换向阀启闭动态过程的非线性数学模型.在此基础上进行了仿真研究,分析了在启闭过程中气控腔的压力变化过程,并探讨了气控腔作用面积、主阀复位弹簧刚度对主阀动态特性的影响.     

流量放大阀主阀心复位运动的数值解析

为深入理解和控制装载机转向液压系统中的油击振动现象,针对系统中流量放大阀主阀心的复位运动过程进行研究,应用流场仿真和多项式拟合方法获得主阀心复位运动中的动态液阻力和稳态液动力表达式,建立高精度的主阀心复位过程数学模型,利用MATLAB/Simulink软件对其进行数值计算,分析各种因素对主阀心复位过程的影响.计算结果表明,主阀心复位起始段速度很快,完成88.5%的复位行程仅用约1/4的复位时间,随后慢速接近零位;先导阀口面积是影响复位快慢的最主要因素,且复位时间对先导阀口面积的配置反应非常敏感,需结合复位弹簧刚度进行合理配置.     

变速定量泵加负荷传感阀液压系统的建模与性能仿真分析

对变速定量泵加负荷传感阀液压系统的建模与性能仿真分析,应用"变频器+电机+定量泵+LS(负荷传感阀)技术"的液压试验装置;介绍了试验装置的结构与原理;在AMESim软件中,建立泵控油缸位移调节仿真模型,进行了系统负荷传感压力闭环流量调节控制、泵控油缸闭环位移调节控制。通过仿真分析得出:在多执行器实验装置中"变频器+电机+定量泵+LS"系统的输出功率随着负载的变化而变化;定量泵流量随着负载的减小而减小,实现节能的目的;该液压试验装置具有油缸位移闭环PID控制功能、实现定量分析研究液压系统动态特性的目的。     

装载机电液混合流量匹配转向系统特性研究

为提高传统装载机能量利用率,提出采用变转速定量泵独立供油的电液流量匹配转向原理,用于控制装载机转向,将装载机方向盘转向角速度与伺服电机转速进行合理匹配,使液压泵输出相应流量到转向系统中,当无转向信号时,转向动力源不输出流量。若电液流量匹配转向系统出现故障,则该液压转向系统经电磁阀自动切换到原有转向系统,继续完成转向作业。首先建立铰接式装载机机械结构动力学与电液混合系统联合仿真模型,利用该模型对电液流量匹配系统的转向过程进行仿真,进一步建立试验测试样机,对转向系统的动态及能耗特性进行测试,并与原有转向系统的转向特性进行对比。研究结果表明:采用电液混合流量匹配转向系统,可减少转向过程的节流损失并消除溢流损失,节能约16%,并可减小压力冲击和波动,系统的稳定性也得到明显提高。     

基于AMESim注塑机负载敏感系统仿真分析

构建了负载敏感系统并介绍了其节能原理,利用AMESim软件建立了仿真模型,对系统恒流时负载压力变化对泵输出流量的影响和负载敏感阀阀芯面积对系统动态性能的影响进行了仿真研究.仿真结果表明:系统恒流时泵的输出流量不受负载压力变化的影响,负载敏感阀阀芯面积对系统的稳定性具有重要影响.     

偏转板伺服阀前置级结构参数优化研究

通过改变偏转板伺服阀劈尖高度和V形槽下端喷口的导流长度等结构参数,建立新的偏转板前置级模型,利用ICEM和FLUENT软件对前置级流场进行静态特性分析;对前置级流量曲线进行二次拟合,建立伺服阀系统数学模型,利用SIMULINK仿真模型进行动态仿真,分析偏转板伺服阀系统的动态特性,从而优化偏转板伺服阀前置级结构参数。结果表明,适当降低偏转板伺服阀劈尖高度,保持劈尖宽度不变,可增大偏转板伺服阀前置级的流量增益和提升伺服阀的响应频率;增加V形槽喷口的导流长度,会减小偏转板伺服阀前置级流量增益和降低伺服阀的响应频率。     

基于液动力的水压插装阀阀口优化仿真研究

针对压射系统所存在的快慢压射两种不同工况的特点,提出了一种具有双U型阀口的大流量水压比例插装阀结构,对这种双U型阀口的结构参数进行了优化仿真研究.首先建立了流体计算域的3D仿真模型,确定了阀口主要优化参数,并采用ANSYS/FLUENT仿真软件详细研究了阀口参数对液动力的影响,通过选取最佳阀口结构参数来改善阀口流场特性并最终减小液动力.最后进行了压射系统的压射过程仿真,动态仿真结果表明:通过优化阀口结构参数减小了液动力,同时提高了大流量水压比例插装阀动态响应性能,缩短了慢快压射的转换时间,改善了压射系统的压射性能.     

滑移装载机行走液压系统功率特性分析

为提高滑移装载机发动机与液压系统动态功率匹配的合理性,研究整车行走液压系统的功率特性,以某型号滑移装载机为例,分析其行走液压系统原理,建立整车的功率分析理论模型;运用AMESim软件与Virtual Lab Motion多体动力学软件建立整车的多物理场耦合仿真模型,分析典型工况下滑移装载机行走液压系统的功率特性,并通过实验验证仿真模型的准确性。研究结果表明:随着转向半径的减小,滑移装载机行走系统输出功率逐渐增大;滑移装载机直线行驶时,行走系统消耗功率较小;单边转向时,转向内侧车轮会产生寄生功率;双边转向时,行走系统消耗功率接近发动机额定功率。     

液压挖掘机换向阀微动特性的健壮性评价

针对液压挖掘机换向阀微动性能评价问题,提出采用最小敏感流量系数作为定量化评价微动性能的方法。在先导压力与工作流量同步的条件下,以相对先导压力的工作流量变化梯度为其微动性能评价指标,并在以液压马达表达工作流量变化的前提下构建液压挖掘机换向阀微动的仿真过程,通过与多路阀动态特性实验台架物理实验结果对比来验证其仿真的可靠性;以某型号整机微动性能良好的液压挖掘机多路阀回转联为对象,在其微动初段敏感度与微动末段敏感度之比为7.35的情况下,敏感流量系数的变化具有健壮性。研究结果表明,将最小敏感流量系数作为其微动性能评价指标具有较高的合理性,对阀芯的结构拓扑形态优化设计具有实际意义。     

射流盘伺服阀控电液位置系统的动态特性

与喷嘴挡板型伺服阀相比，偏转射流伺服阀具有可靠性高，抗污染性强，寿命长和零漂小等优点。在分析了偏转射流伺服阀结构原理的基础上，建立了偏转射流伺服阀及其位置伺服系统的动态数学模型，导出了偏转板流量方程的表达式，提出了偏转板线性化流量方程。研究了电液位置伺服系统的动态特性，构建了仿真模型并对其动态特性进行了仿真研究，仿真结果证明了动态数学模型的正确性，与实验结论基本吻合。     

负载敏感泵流量控制精度及变量机构节流损耗特性

为了提升负载敏感泵控系统流量控制特性,建立了负载敏感泵控系统动态数学模型及动态仿真模型,并对模型的正确性开展了台架试验验证.以动态模型为依据,着重分析了变量机构关键配合参数对负载敏感泵控系统流量控制精度及变量机构能耗特性的影响规律.研究发现,适当的负载敏感阀及压力切断阀径向配合间隙和负载敏感阀口负遮盖量,不仅有利于提高负载敏感泵控系统的流量控制精度,而且能将变量机构节流损耗控制在较低水平.过大的间隙和负遮盖量设计,不仅会导致变量机构节流损耗大幅增加,而且会导致负载敏感泵控系统的流量控制精度大幅降低.     

基于AMESim的多路阀压力补偿动态仿真及试验

负载敏感多路阀可以使多个执行器在变压力和速度情况下工作互不干扰,传统多路阀操纵稳定性能较差,自主研发产品不具有抗流量饱和特性。文中通过对负载敏感多路阀的结构及其压力补偿阀工作原理的分析,在AMEsim软件建立了负载敏感多路阀系统并进行动态仿真。分析多个运动机构在负载变化时系统稳定性及压力、流量等变化情况,针对三重U型叠加槽的多路阀进行了流量微动特性相关的试验研究,这为负载敏感多路阀系统设计及优化提供了一定的理论依据。     

装载机液力变矩器的动态特性分析

为了分析液力变矩器在装载机作业过程中的动态特性,首先进行了液力变矩器台架试验,得到其静态原始特性;然后对某ZL50装载机的V型铲装作业和运输作业进行了测试.在对试验数据处理的基础上,分析了两种工况下发动机转矩的分配情况.根据牛顿定律,建立了液力变矩器的数学模型,并以此研究了液力变矩器在两种工况下的动态特性.通过对比液力变矩器变矩比的动态试验值与静态值,发现:装载机运输工况下液力变矩器可以按静态原始特性进行匹配等计算,但铲装作业工况下变矩器角加速度波动范围过大,必须考虑动态特性的影响.     

作业型ROV推进器动力学建模与响应分析

为研究深海作业型遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）液压推进器控制系统的动力学响应特性,建立了一种考虑螺旋桨动态负载影响的伺服阀控制液压推进器动力学系统的数学模型,提出一种伺服阀控制液压推进器的马达流量、压力、扭矩、转速、螺旋桨转矩和推力的求解方法.通过数值仿真,分析了不同控制电压下伺服阀、液压马达和螺旋桨的动态响应过程及特点,建立了推力分配方法中推力简化约束模型,并得到了期望推力和推进器控制电压之间函数关系的数学模型.与推进器水池试验结果相比,本文仿真结果准确可信.这种完整和准确的液压推进器动力学系统的数学模型,对实际水下机器人和动力定位船舶的运动控制方法、推力分配策略及推进器控制的研究,具有一定的指导意义和工程价值.      

水压大流量高速开关阀设计及试验研究

为满足大流量和快响应电液控制系统的需求,采用大功率直线电机分步直接驱动先导阀与主阀阀芯,将直线电机驱动技术与先导阀结构紧密结合,研制出一款直线电机驱动的水压高速大流量开关阀.建立了开关阀AMESim模型,并对其关键结构参数进行了仿真优化,得到了其动态特性曲线.通过Matlab/Simulink对直线电机位置环及速度环进行双环运动规划,控制阀芯的运动状态,进而实现阀口开度的精确数字控制,提高了大流量高速开关阀的控制精度.完成了开关阀原理样机的研制,开展了直线电机控制的运动轨迹试验研究.结果显示,其跟随性能良好,能够实现设定的运动规划,与仿真结果基本相符,满足高速、大流量的技术要求.      

基于AMESIM软件的流量控制装置仿真

介绍了一种用于柴油机共轨系统的新型高压泵流量控制装置,运用AMESIM软件建立了流量控制装置的仿真模型,并对其工作过程进行仿真分析.结果表明,所设计的流量控制装置能够改变共轨压力并满足使用要求.
     

直动式海水液压溢流阀的稳定性能分析

基于一种直动式海水液压溢流阀的结构以及数学模型展开了相关的数值分析.首先,采用现代控制方法获得该阀的状态方程,并结合经典工程控制理论获得溢流阀的传递函数模型;其次,采用Routh稳定性判据对阀的稳定性做出了判定,并做了相对稳定性分析;最后,通过仿真分析获得了该阀的动态特性曲线以及上升时间等动态特性参数,同时对阀在脉动流量输入条件下的动态性能进行了仿真.仿真分析结果表明,该海水溢流阀稳定性能满足要求,且有比较强的环境适应性.