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。     

铰接装载机线控转向系统

线控转向系统将电液比例、计算机、自动控制等高新技术充分结合,取消装载机原有转向系统中方向盘与转向轮之间机械(或液压)的联系,使装载机的转向灵敏度可以根据工况进行调节、为驾驶员提供合适的路感,解决了装载机作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾,从而提高作业效率,降低操作人员的劳动强度,简化装配过程,同时使装载机的遥控驾驶成为可能.设计了装载机线控转向系统的液压系统、电控系统的软硬件,并在样车上进行了试验,结果表明装载机在安装线控转向系统后可以满足实际使用要求.     

具有旁通阻尼回路的转向器特性研究

负荷传感转向已成为铰接式装载机的主要转向形式,为减轻液压系统在转向过程中产生的压力冲击和振荡现象,改善转向系统的稳定性,提出一种具有旁通阻尼的转向器优化结构,并建立转向系统的数学模型,分析负荷传感特性及旁通阻尼对转向稳定性的影响.建立装载机动力学和液压转向系统联合仿真模型,利用试验测试系统检验仿真模型精度,并将有、无旁通阻尼的两种转向系统模型仿真结果进行对比.研究结果表明:与原转向结构仿真结果对比,应用旁通阻尼结构转向器的转向系统保证了系统良好负荷传感特性和稳定性的同时,降低了压力冲击峰值,减小了液压系统压力振荡.     

基于液冷的锂离子电池组热均衡性研究

为了改善车用锂电池模组在高温高倍率工况下的热均衡性,根据圆柱形锂电池的传热特性,建立了18650锂电池单体的三维热模型,并完成40 °C环境自然对流下的热特性仿真,并通过温升试验验证了生热模型的可靠性. 在此基础之上,针对某型纯电动汽车的动力电池组,提出了一种夹套式电池模组冷却系统,利用Fluent研究了40 °C环境下冷却液流量、冷却液温度和放电倍率对电池组散热均衡性的影响. 结果表明:增加冷却液流量可以有效降低电池组最高温度、最大温差及电池自身温差,改善电池间的温度均匀性;但当入口流量增至0.03 kg/s后,对电池组散热性能的改善效果十分有限;降低冷却液温度后,电池组最高温度下降,但电池组最大温差与单体电池间温差不断上升,单体电池自身最大温差略有降低;当放电倍率增大时,电池组最高温度与最大温差均不断上升,单体电池间温差以及电池自身温差显著增大,电池组热均衡性变差.      

装载机整机能量分析与传动系统优化

为了解决装载机系统"过热"问题,对某ZL50装载机V型铲装作业工况进行试验,通过理论计算分析装载机的整机能量分布。基于Matlab/simulink建立装载机传动系统动力学仿真模型,并针对试验工况进行仿真,通过对比验证仿真模型精度。在此基础上构建传动系统的优化模型,利用遗传算法工具箱对传动系统的主要参数进行优化。研究结果表明:优化后装载机作业循环的耗油量减少3.3%,提高了传动系统效率,降低了能耗。     

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。     

一种新型的装载机电驱泵控液压转向系统

传统装载机的负荷敏感转向系统存在较高的溢流损失和节流损失,转向过程中能量损耗较大.为提高转向系统的能量利用率,提出一种电驱闭式泵控液压转向系统,采用电控方向盘代替原转向系统中的转向阀和方向盘直接控制同步伺服电机,同步伺服电机转速直接由电控方向盘控制,使液压泵输出转向所需的流量到转向液压缸中.研究中,为验证该系统的可行性,首先建立联合仿真模型;然后构建该转向系统的试验测试样机进行验证,并对比原负荷传感转向系统与改进系统在相同转向工况下的工作特性.由试验结果可知,电驱闭式泵控液压转向系统消除负荷敏感转向系统的溢流损失和节流损失,并降低了转向系统的待机能耗,比负荷传感转向系统节能约56%,提高了转向系统的响应速度,使转向过程更加平稳、迅速.      

牵引工况下大功率液力变矩器总成热特性研究

针对推土机在往返工况下液力变矩器油温经常超工作范围问题,分析其液力变矩器内部油温与车辆工况的变化规律,并对液力变矩器液压供油系统进行温度调节与保护,开展牵引工况下大功率液力变矩器总成的热特性研究。以热平衡理论为基础,分析推导液力变矩器的能量损失、传递效率、热量的产生和散失与油温之间关系。利用液力变矩器总成的台架试验,测试了YJ380型大功率液力变矩器在牵引工况下的扭矩、转速、流量、油温等基本特性参数。以试验数据为基础,建立了140kW柴油发动机与该大功率液力变矩器的数学模型,并对其共同工作的数学模型进行了分析;在发动机与液力变矩器功率匹配的基础上,通过计算液力变矩器的能量损失以及散热器的散热效率,得出液力变矩器在不同工况下的内部油温。针对液压系统由于泵排量不足导致的油温过高现象,搭建供油系统模型,通过对液压系统的流量调节优化了液力变矩器总成的热平衡特性,通过控制液力变矩器的闭锁离合器对系统进行了温度保护。最后,将试验结果与数值模拟结果进行了对比验证。研究结果表明:利用发动机与液力变矩器共同工作数学模型计算的油温与实测出口、入口油温均值的相对误差约为2%,验证了该数学模型的正确性;在液力变矩器供油系统基础上,建立了恒温控制及温度的自动保护方案,当油温为60℃~80℃,或100℃~120℃时,通过调节系统流量能保持温度恒定,当油温小于60℃或大于120℃时,通过闭解锁控制可以保证液力变矩器动力总成的可靠性。     

装载机定变量式工作液压系统动态特性与能耗分析

通过对某装载机定变量式工作液压系统组成与作业过程的分析,利用AMESim仿真软件建立其机液联合仿真模型并进行动态仿真分析,得出装载机在一个Ⅰ型铲装循环作业过程中的动态特性,并在此基础上对其输出功率及耗能情况进行计算分析.研究结果表明:在装载机工作过程中,工作油缸运动速度稳定,且具有较大的速度刚度;变量泵输出流量匹配于工作负载流量需求,与定量泵合流,共同向工作系统供油;改变多路阀阀口开度,系统输出功率随之改变,但系统效率基本恒定,具有明显的节能效果.     

燃料电池热管理仿真模型

根据燃料电池的热特性,对燃料电池汽车散热模块进行仿真计算,同时辅以试验验证,并用试验结果修正仿真模型.在燃料电池汽车散热模块仿真计算过程中采用了2种计算模型即对数平均数法和传热单元数法.用2种计算模型进行计算、分析,得到对数平均数法和传热单元数法都适合于燃料电池运行工况的散热计算.2种方法相比,对数平均数法在冷却液小流量时误差较大,而传热单元数法的适用工况范围广、计算的准确程度高,优于对数平均数法.     

农用运输车温差发电系统瞬态响应特性分析

为预测温差发电系统在农用运输车实际行驶工况下的瞬态输出响应,建立一种瞬态计算流体动力学(CFD)-热电耦合数值模型,求解得到温差发电系统在燃油经济性测试工况(HWFET)下的流热电多物理场瞬态仿真结果,同时搭建试验台架进行了测试研究．结果表明：温差发电系统的流热电多物理场分布受尾气温度和流量动态变化的综合影响均随工况时间发生动态变化,热惯性的存在会导致温差发电片的输出响应与尾气输入之间产生延迟;系统在HWFET工况下的平均输出功率和热电效率分别可达到26.808 W和2.966%;系统输出电压的模型结果与试验结果之间的平均误差仅为6.43%,验证了瞬态CFD-热电耦合模型的准确性．     

双离合自动变速器产热与传热仿真建模及试验验证

为了预测双离合自动变速器在工作过程中各热源的产热量及元件的温度状况,基于热网络理论建立了变速器轴承受力计算、内部热源产热量计算及传热计算耦合仿真模型,并对变速器在稳态与瞬态工况下的产热与传热进行了仿真计算与试验验证。结果表明,在稳态工况下,变速器的总产热量仿真值与试验测试结果吻合较好,瞬态工况下的变化趋势与试验测试结果一致;各测试点温度在稳态与瞬态工况下的仿真值与试验测试结果均吻合较好,模型具有较高的计算精度。     

龙门式加工中心C轴系统瞬态温度场建模与仿真

在分析龙门式加工中心C轴系统内部热源的种类、传热途径以及确定边界条件的基础上,建立了瞬态传热学模型和有限元模型,并推导出节点温度的矩阵方程.用有限元法计算了三维瞬态温度场分布,得出系统达到热平衡所需的时间约1.8h,同时计算了各部件达到热平衡时的温度场分布和温升,最高温度发生在热源处,最高温升为22.402℃,这些为散热结构优化设计提供了理论依据.     

飞机平台诱发环境温度的建模与仿真

飞机平台的诱发环境是机载设备的实际工作环境,诱发环境温度是影响机载设备工作的主要环境因素。针对飞机平台诱发环境温度的建模与仿真问题,分析了影响飞机平台诱发环境温度的主要因素,提出了以相似传热结构分类为基础的一种飞机平台诱发环境温度建模与仿真方法。将飞机平台相似传热结构分为翼形舱结构、环形舱结构、大舱室结构、开启舱结构和热防护结构,采用集中参数方法建立5种传热结构的通用热特性模型,以Modelica语言为工具建立了5种传热结构的通用热特性仿真模型。对飞机平台进行相似热区域划分,采用通用热特性仿真模型建立飞机整机的诱发环境温度仿真模型。以某型机为例,进行了诱发环境温度仿真计算,验证了建模与仿真的可行性。仿真表明,飞机飞行时机身区域舱内空气温度最高可达70℃,发动机舱内温度短时间内可达140℃,长时间工作在90℃~110℃之间,发动机热防护结构的最高温度可达160℃。     

液压油箱模型散热性能的研究

以开式液压油箱为对象,简单介绍研究背景,依托CFD—ACE+系列流体仿真软件平台,建立油箱模型,对高温油液在油箱中的流动特性和传热特性进行计算。论文为液压系统热平衡的研究以及油箱结构的优化提供了重要依据。     

四缸发动机冷却系统冷却性能分析及实验验证

为了给发动机冷却系统冷却性能分析提供方法参考,以某四缸发动机冷却系统为研究对象,基于计算流体力学仿真手段对其冷却系统冷却性能进行模拟分析。结果表明该四缸发动机冷却系统在发动机转速10000 r/min时的工作流量为90 L/min,该流量工况下缸体水套排气侧区、缸头鼻梁区冷却液流速满足高温区域流速不低于1.5 m/s的设计要求。4缸鼻梁区截面流量最小,3缸鼻梁区截面流量最大。经发动机台架热平衡实验验证,4缸的缸头火花塞垫片温度最高,3缸的缸头火花塞垫片温度最低。实测温度结果分布趋势与各缸鼻梁区截面处流量分布、发动机缸头温度场分布趋势基本一致,表明构建的冷却系统数值仿真模型是可靠的。缸头火花塞垫片在极限工况下的最高温度213℃在可接受范围内（小于250℃）,表明该四缸发动机冷却系统的冷却性能较好,可满足该四缸发动机的冷却。     

装载机节能液压系统设计

针对现有装载机在循环作业工况下燃油消耗量大、能源利用率低以及无法回收动臂下降时的势能等问题,提出一种可回收动臂势能的装载机液压节能系统.介绍了该系统的工作原理及不同工作模式下的运行状况,建立了动臂下降时能量回收的数学模型,并用Simulink进行了仿真.仿真结果表明,该系统能改善装载机的工作效率,减少燃油消耗和排放.     

机械齿轮系统特性仿真分析与研究

本文针对车辆用液压机械复合无级传动系统,应用AMESim软件建立了液压传动部分的仿模型,并将各子系统在AMESim中集成为整个系统的多领域仿真虚拟样机模型,并以此模型为基础,对传动系统的起步、加速、转向等动态过程进行协同仿真研究。经过计算分析,本文给出了液压排量变化速率对系统动态特性的影响,以及不同转向工况下车辆转向的性能和构件受载情况,得出的各种结论对系统设计和控制策略的制定有一定的指导意义。     

旁通流量式ECHPS系统功率流模型与节能特性

为了降低目前商用车广泛采用的液压助力转向(HPS)系统的能耗,设计了基于比例电磁阀控制旁通流量的新型电控液压转向(ECHPS)系统,研究了新型ECHPS系统在改善车辆操稳性的同时,在降低转向系统能耗方面的效果.分析了ECHPS系统各模块的功率平衡关系,基于Matlab/Simulink建立了ECHPS的功率流模型,采用模糊PID控制算法对ECHPS系统中比例电磁阀的阀芯位移进行控制,仿真分析了动态多工况下ECHPS系统的功耗,并进行了大客车ECHPS道路试验.结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,所建的ECHPS系统功率流模型有效;与HPS系统相比,ECHPS系统在整车空载与满载试验时的功率损耗分别降低了7.0%和15.6%;驾驶员主观评价的整车高速路感得到明显改善.     

双变量试差算法及其在循环水系统中的应用

基于末端热交换器冷流体流量核算的对数平均温差法,提出一种双变量试差计算方法以核算冷却循环水系统冷流体质量流量与出口温度。该算法将冷热流体出口温度约束引入换热器数学模型的求解过程中,选择末端换热器冷流体的质量流量、温度这2个变量代入换热器的热平衡方程和传热方程,计算换热量与热流体出口温度,不断修正冷流体质量流量与出口温度,直至热流体出口温度达到设定要求,且冷流体出口温度满足限制条件为止。以某工厂循环水系统节能优化设计为例,对比研究单变量试差法和双变量试差法在换热器冷流体流量核算中的应用。研究结果表明:按双变量试差法优化后的系统既能保障换热器的冷却效果,又能使冷流体出口温度满足控制要求。