液压支架大流量安全阀冲击特性试验系统设计与分析

针对液压支架大流量安全阀,设计了以蓄能器组为辅助动力源的冲击特性试验系统。通过FAD500/50型大流量安全阀的冲击试验,得到了安全阀受冲击作用下压力、流量的响应曲线,并研究了蓄能器总容积、充液压力及插装阀组阻尼孔直径等关键参数对试验结果的影响规律。结果表明:所设计的试验系统可在规定时间内达到国家标准要求的阀前冲击压力,且被试安全阀在冲击压力到达前开启;增大蓄能器的总容积或充液压力,均对冲击载荷响应时间影响不大,但增大插装阀组可调阻尼开口量,会显著缩短冲击载荷响应时间,且流量超调、压力波动也明显增大;通过调整试验系统关键参数,可改变冲击载荷的强度,变化压力上升梯度,提供安全阀冲击试验所需的不同流量,进而模拟不同的冲击工况。     

基于液压支架用安全阀冲击性能仿真分析

在冲击地压发生时,安全阀需要在瞬间完成对液压支架的卸载,其冲击性能对液压支架整体性能具有重要影响。文中利用AMESim软件建立了安全阀冲击性能仿真模型,对安全阀的冲击性能进行了仿真分析,得到了被试安全阀压力、流量的仿真曲线,并指出被试阀符合欧洲标准EN1804-3对液压支架用安全阀冲击性能的要求。     

气体爆炸载荷下气相色谱仪柱箱保温门结构响应的数值仿真分析

采用数值仿真法,对气相色谱仪柱箱保温门在气体爆炸载荷下的动力响应进行了研究.通过理论分析和实验对比,确定了气体爆炸过程中动态压力变化曲线,利用CFD软件对气体爆炸载荷的空间分布进行了仿真.根据气体爆炸载荷的分布以及动态压力变化曲线,利用有限元动力分析软件LS-DYAN对柱箱保温门的结构响应进行了分析.结果表明,仿真和实验结果基本一致.该仿真模型可以有效预测气体爆炸载荷下保温门的变形情况,为保温门的设计提供有益的指导.     

基于AMESim的安全阀动态特性优化仿真

液压支架立柱回路中的安全阀,是支架过载保护的关键元件,其性能的好坏,直接影响液压支架的承载能力、工作可靠性。文中在AMESim环境下建立了立柱用安全阀的仿真模型,得出基本顶压时顶板的载荷及顶板的下沉量,并进行仿真,得出了立柱在顶板快速下沉时,安全阀溢流时阀芯的运动曲线和阀口的压力及流量曲线。通过分析仿真结果可知适当增加阀芯的阻尼,可在不影响其响应速度的前提下,减小阀芯的振荡,实现安全阀的动态特性优化。     

气体动载荷下压电振子能量转化特性实验研究

针对当前利用化学电池为传感器供能具有的使用时间短及污染环境等问题，提出了一种可应用于气动系统中气体动载荷环境的能量转化与收集装置。利用压电材料的正压电效应对压电振子发电机理进行分析，分析结果表明，在气体动载荷激励下输出电能与压力变化量呈正比。仿真分析了压电振子所在容腔的内部流场变化，并分析了腔内压力及压力变化量随时间的变化规律。结合理论研究与仿真分析设计并制作了一种压电振子能量转化实验样机，搭建了实验测试系统。以动态气体载荷为激励源对不同流量、周期及负载条件的改变进行了实验测试。实验结果表明随着距离的增加，压电振子的输出电压逐渐下降；随着流量的增加峰值电压增加，当周期为1.2 s、流量为200 L/min、压力为0.3 MPa时最大的输出电压为79.60 V。     

新型大流量安全阀的动态性能仿真与分析

安全阀在液压支架系统中起着重要的作用。当超负载工作时,安全阀能够自动开启保证系统安全可靠的工作。安全阀的动态特性是影响其工作的主要因素。研究大流量安全阀是目前迫切需要研究的问题。针对一种新型的大流量安全阀的动态性能进行分析,采用功率键合图的思想建立数学仿真模型,并用Matlab进行仿真。搭建实验系统对安全阀的动态特性进行测试,通过实验数据与仿真结果的比较,证实所建数学模型的正确性,从而为进一步优化该安全阀提供宝贵的数据和依据。     

抗冲击型单体液压支柱用通气式安全阀设计仿真

为了解决单体液压支柱缸内残余气体问题,减少支柱在冲击载荷作用下的安全隐患,设计了一种抗冲击型单体液压支柱用安全阀。该安全阀具有通气功能,流量大,能够解决单体液压支柱缸内残余气体问题。同时在AMESim仿真平台中建立了安全阀的压力和流量特性仿真模型和冲击性能仿真模型。仿真分析结果表明,所设计的通气式安全阀的性能可靠,能够减少目前煤矿单体支柱冲击载荷作用下的安全隐患。     

新型复式皮囊蓄能器动态性能分析

为改进皮囊蓄能器的动态性能, 提高其抑制液压流量脉动噪声及缓和负载变化压力冲击能力, 介绍了新型复式皮囊蓄能器的设计原理。从黏弹性力学出发, 建立了复式蓄能器动态性能方程组, 仿真分析新型蓄能器和旧式单皮囊蓄能器系统动态性能的差异。基于推导的广义Maxwell力学模型, 分析了新型动态系统的性能与其内部参数的联系。计算表明, 在低频及等温情况下, 新型复式蓄能器比旧式蓄能器能更好地吸收压力脉动和缓和压力冲击;新型蓄能器的复式结构提供更多可调节的内部参数, 也为提高液压系统工作性能准备了物质条件。     

液压支架大流量安全阀冲击特性仿真分析

在液压支架的工作过程中,当顶板突然来压时,为了达到保护液压支架立柱的目地,高压大流量安全阀需要迅速开启,及时卸掉立柱下腔的高压乳化液,因此该安全阀的工作状态是一个瞬间的冲击过程,十分复杂。文中利用动态仿真软件AMESim建立了安全阀及其冲击特性仿真模型,得到了流量和压力的仿真曲线。通过研究该阀的压力流量曲线,分析安全阀冲击特性,为高压大流量安全阀的动态设计提供指导和借鉴。     

热阻尼对液压马达—蓄能器系统动态响应的影响

<正> 液压蓄能器通常可用一个多变过程的气体弹簧模拟,但这不能准确地说明传热的耗散影响。在动态过程中热传递可引起阻尼和相位移。用热时间常数即可恰当地表示出蓄能器中所充气的气体与其壁面之间的热传递特性。在线性化的情况下,蓄能器相当于一个滞弹性模型,这样可推导出蓄能器的传递函数。当蓄能器与液压马达的入口连接,而马达的负载力随时间作很小的正弦变化时,可将其数学求解的方法表示出来。实验数据表明,可用热时间常数准确地模拟蓄能器,     

超大流量蓄能器组优化设计及其压力控制方法

为满足大型、超高、大跨度建筑的结构构件、节点、橡胶支座等足尺结构实时动静态加载试验需求,研制了万吨级多功能试验系统。试验系统采用液压泵站和大流量蓄能器组联合供油方式以满足Y向高速剪切时44000 L/min的超大瞬时峰值流量需求,采用大流量插装阀调节及稳定系统供油压力。大流量插装阀在进行自身系统压力闭环调节时存在一定的相位滞后,会造成系统供油压力波动。为保证系统压力的稳定输出,建立了包含大流量插装阀压力控制回路的系统整体仿真模型,对大流量蓄能器组、减压阀蓄能器及管路蓄能器组进行了优化设计。通过调节压力控制回路以及管路蓄能器的配置,能够在满足流量供给的情况下提供稳定的工作压力输出,压力波动不超过10%。     

变量泵、比例阀和蓄能器复合控制差动缸回路原理及应用

提出用单台变速泵或伺服泵,结合蓄能器和旁通比例节流阀复合控制差动缸,改善注塑机能量效率的回路原理。液压泵仅在液压缸进给过程工作,蓄能器存储液压缸运动和制动过程的能量并用作液压缸回程的动力。比例节流阀控制液压缸回程的运动速度,通过新提出的流量校正原理,消除蓄能器内压力变化和负载对阀流量的影响,使液压缸的速度能够实时跟踪预定的轨迹。同正反向都采用泵驱动的原理相比,可消除回程中电动机制动产生的能耗。研究表明,新的回路原理可满足注塑机控制性能的要求。     

基于AMESim与Fluent联合仿真的安全阀启溢闭研究

为了揭示安全阀启溢闭过程中压力、流量及内部流场的变化规律,对安全阀启溢闭全过程进行自适应动网格瞬态分析。建立了AMESim与Fluent联合仿真模型,在AMESim中构建边界条件及阀芯动力学模型,在Fluent中构建安全阀自适应动网格模型。联合仿真后得出安全阀阀芯最大位移为28.22 mm,流量为868.5 L/min,安全阀内部最大流速为52 m/s,最大压力为1.07 MPa,同时得到了在安全阀启溢闭不同阶段的压力、速度云图和阀芯附近的速度矢量图。研究结果表明,联合仿真可以观测到开启瞬间阀芯的回弹趋势,还能提供安全阀内部流场信息,是一种可以对安全阀进行瞬态流体分析的新方法。     

跑道形卸油孔高压大流量安全阀设计及性能分析

高压大流量安全阀是煤矿液压支架的关键基础件,在遇到突然来压的工况时,能迅速把支架立柱下腔高压乳化液排出,因此安全阀的工作状态是一个瞬间的冲击过程。为了进一步提升高压大流量安全阀的卸载能力,结合以往设计经验,设计了一种跑道形卸油孔阀芯,并通过蓄能器 增压缸实验台来研究该安全阀的冲击压力安全性、公称流量启溢闭、小流量启溢闭、密封性能。     

Water-Assisted Injection Molding System Based on Water Hydraulic Proportional Control Technique

Water-assisted injection molding(WAIM), an innovative process to mold plastic parts with hollow sections, is characterized with intermittent, periodic process and large pressure and flow rate variation. Energy savings and injection pressure control can not be attained based on conventional valve control system. Moreover, the injection water can not be supplied directly by water hydraulic proportional control system. Poor efficiency and control performance are presented by current trial systems, which pressurize injection water by compressed air. In this paper, a novel water hydraulic system is developed applying an accumulator for energy saving. And a new differential pressure control method is proposed by using pressure cylinder and water hydraulic proportional pressure relief valve for back pressure control. Aiming at design of linear controller for injection water pressure regulation, a linear load model is approximately built through computational fluid dynamics(CFD) simulation on two-phase flow cavity filling process with variable temperature and viscosity, and a linear model of pressure control system is built with the load model and linearization of water hydraulic components. According to the simulation, model based feedback is brought forward to compensate the pressure decrease during accumulator discharge and eliminate the derivative element of the system. Meanwhile, the steady-state error can be reduced and the capacity of resisting disturbance can be enhanced, by closed-loop control of load pressure with integral compensation. Through the developed experimental system in the State Key Lab of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, China, the static characteristic of the water hydraulic proportional relief valve was tested and output pressure control of the system in Acrylonitrile Butadiene Styrene(ABS) parts molding experiments was also studied. The experiment results show that the dead band and hysteresis of the water hydraulic proportional pressure relief valve are large, but the control precision and linearity can be improved with feed-forward compensation. With the experimental results of injection water pressure control, the applicability of this WAIM system and the effect of its linear controller are verified. The novel proposed process of WAIM pressure control and study on characteristics of control system contribute to the application of water hydraulic proportional control and WAIM technology.     

气囊式蓄能器吸收脉动的动态特性分析

针对气囊式蓄能器吸收脉动的基础理论建模不足问题，将蓄能器进行力学模型简化，借鉴经典的质量-弹簧-阻尼系统模型，利用由参数增量表达的传递函数及流量方程，建立蓄能器气腔、液腔、进油阀及整体数学模型。在此基础上，通过编程仿真并深入分析气液腔的压力与体积对阶跃和正弦信号的动态响应特性，同时给出初始容积与预充气压力对蓄能器的影响规律。最终，为了验证蓄能器消除柱塞泵出口高压油液脉动效果，将蓄能器与柱塞泵的联合仿真结果与试验数据进行对比，两者结果基本一致，验证了模型的正确性，为蓄能器数学建模提供理论支撑。     

插装式2D电液比例流量阀的特性研究

电液控制元件的插装化是目前移动式液压控制系统的主流发展趋势。现有的2D比例阀面向传统工业液压领域,其受到液压桥路以及压扭联轴节结构限制,无法实现插装化。提出一种新型插装式2D电液比例流量阀的结构原理,在电-机械转换器与半桥式2D阀本体之间引入双向滚子联轴节,以此实现力传递、阀芯位置反馈和阀芯直线-旋转运动的转换功能。基于线性理论推导了阀的特性方程,并利用Nyquist判据判定了阀的工作稳定性;为实现优化设计,建立基于AMESim、ADAMS和Matlab/Simulink平台的联合仿真模型,研究诸关键结构参数对动态特性的影响。最后设计并制造了样机,搭建了滚子联轴节和插装式2D阀的试验台架,研究联轴节的静动态特性及阀样机的空载流量特性、负载流量特性、泄漏特性以及频响和阶跃特性等。试验结果表明样机具有良好的工作性能。当预载荷为40 N时,联轴节的最大输出扭矩为2.3 N·m,输出角位移为0.42°,滞环为5.25%,响应时间为32.5 ms;当供油压力为12 MPa时,阀样机的空载流量为61.5 L/min,滞环为6.32%,阶跃时间为68.5 ms,幅频频宽为19.7 Hz,相频频宽为22.1 Hz。研究表明,插装式2D阀具有较好的静动态特性,是移动式电液控制系统流量控制阀的一种较理想解决方案。     

主动先导级控制的电液比例流量阀建模与仿真

高精度电液比例流量阀是很多重大机械装备中电液控制系统的核心部件，但采用压差补偿器或流量传感器控制流量，会降低阀的通流能力，增加系统功率损失和发热。因此，提出利用电机驱动液压泵作为先导级，连接Valvistor主阀，构造新的高精度电液比例流量阀，使主阀流量与先导流量成正比，其无论压差大小、正负皆可输出稳定的先导流量，达到提高流量阀的低压可控性和动态响应特性的目的。建立了新电液比例流量阀的数学模型，并建立其AMESim模型，对该阀的静动态特性的影响进行计算仿真分析，为进一步优化新电液比例流量阀结构提供依据。     

蓄能器(无缝钢瓶)爆炸事故的失效分析

通过对发生爆炸的蓄能器材料35CrMoA的分析，确定蓄能器的爆炸不是由材质不合格引起，采用能量计算法得到蓄能器爆炸时的压力高达2470MPa，说明单纯的由压缩气体超压导致的物理爆炸不可能产生如此高的压力，结合爆炸现场的燃烧痕迹以及事故后对钢瓶内残余气体的分析结果，认为爆炸事故是因氮气瓶误装了氧气，从而在工作过程中发生了化学爆炸而引起。