提升机过放被动式吸能系统设计与仿真

针对提升机过放箕斗的强冲击问题,对提升机过放吸能系统进行了研究。提出并设计了一种提升机过放被动式液压吸能系统,对吸能缸关键参数进行了计算,利用AMESIM软件对提升机过放被动式吸能系统仿真模型进行了搭建,初始参数下仿真得到了箕斗速度位移和吸能缸缓冲腔压力流量特性曲线,分析研究了不同吸能缸活塞直径、溢流阀通径和弹簧压缩量对箕斗位移及吸能缸缓冲腔压力的影响规律。研究结果表明:在箕斗不撞缸的前提下,较小的吸能缸活塞直径、较大的溢流阀通径和较小的溢流阀压缩量有利于降低吸能缸缓冲腔压力峰值,并增大被动式吸能系统有效吸能量。     

立体车库取车过放系统节流缓冲特性仿真

提出了一种立体车库取车过放节流缓冲系统,给出了过放节流缓冲原理,基于AMESim搭建了过放系统节流缓冲模型并进行了取车过放节流缓冲性能仿真研究,分析了停车厢质量、停车厢速度、溢流阀开启压力、节流阀通径对停车厢过放节流缓冲位移及缓冲缸下腔压力的影响情况,研究结果表明:取车过放缓冲阶段,缓冲缸下腔基本没有压力冲击,前期具有一定的压力波动;停车厢质量和速度对停车厢位移、节流缓冲持续时间的影响是一致的;增大溢流阀开启压力,停车厢位移减小,节流缓冲时间明显缩短;增大节流阀通径,停车厢位移有一定程度减小,节流缓冲持续时间有较大幅度减小,缓冲缸下腔前期压力波动程度明显降低。     

基于遗传算法的溢流阀缓冲特性优化分析

针对溢流阀缓冲系统中缓冲腔存在压力冲击问题,对液压缸回油路连接溢流阀缓冲系统进行了研究。利用AMESim搭建了溢流阀缓冲特性仿真模型,对受冲击的质量块速度位移动态曲线和缓冲腔压力流量动态曲线进行了仿真,提出了一种溢流阀缓冲特性的优化方法;构建了溢流阀缓冲特性的理想模型和优化模型,对缓冲腔压力与理想模型压力的误差绝对值积分目标函数进行了构造;最后基于遗传算法,对溢流阀相关结构参数进行了优化。研究结果表明:优化后的溢流阀通径为22 mm,弹簧刚度为15 N/mm,弹簧预紧力为700 N;优化后的溢流阀缓冲特性得到了改善,缓冲腔压力峰值降低了2.2 MPa。     

立井提升机过卷液压缓冲系统研究

完善了立井提升机过卷液压缓冲系统,利用AMESim建立了插装式溢流阀HCD模型及系统仿真模型,验证了插装式溢流阀仿真模型与实际阀性能的一致性,分析了不同插装式溢流阀开启压力下系统的性能,确定了插装式溢流阀开启压力为30 MPa,给出了插装式溢流阀开启压力为30 MPa下提升容器缓冲位移曲线、缓冲油缸上下腔压力变化曲线、上下腔蓄能器的容积压力变化曲线及插装式溢流阀流量曲线,结果表明,通过设置上下腔蓄能器吸收了缓冲的液压冲击,并降低了提升容器的回落距离。当插装式溢流阀开启压力为30 MPa时,缓冲位移为1.26 m,缓冲时间为3.5 s,最大回落距离为0.3 m。     

立体车库载车器液压缓冲系统设计

针对立体车库载车器过放缓冲定位不精准问题,设计了一种新型立体车库载车器液压缓冲系统。利用节流阀过流面积可变函数使载车器缓冲位移可控,实现了载车器过放缓冲定位精准,给出了立体车库载车器过放缓冲机理,搭建了立体车库载车器缓冲过程数学模型,基于AMESim建立了载车器液压缓冲系统仿真模型,研究了载车器液压系统缓冲特性,分析了载车器过放速度、质量、节流阀过流面积可变函数及其零点值与载车器缓冲位移的关系,最后进行了缓冲系统试验验证。研究结果表明:过放缓冲过程,载车器速度先迅速降低,后缓冲减速;载车器过放速度和质量变化,载车器缓冲位移不变;载车器缓冲位移即为过流面积函数零点值;试验数据与仿真数据吻合度极高,对仿真结论具有支撑作用。     

无人机弹射缓冲储能系统设计研究

考虑到无人机弹射滑车制动时存在较大能量损耗问题,设计了无人机弹射缓冲储能系统。介绍了缓冲储能系统工作原理,简化并基于AMESim建立了系统仿真模型,仿真研究了高速滑车缓冲储能过程的动态性能,重点分析了储能溢流阀和蓄能器对滑车运动性能和蓄能器储能性能的影响规律。仿真表明：储能溢流阀开启压力和蓄能器充气压力对系统性能影响一致,随其值增大,滑车位移减小,缓冲储能时间缩短,蓄能器储能量减小;蓄能器气囊容积增大,滑车位移增大,缓冲储能时间延长。     

无人机助推滑车液压减速制动特性仿真与试验

针对助推滑车液压缓冲冲击压力大，存在爆缸、爆管的风险，采用液压缸外接比例节流阀进行变节流缓冲减速制动助推滑车，使减速制动初期节流面积最大，随助推滑车减速制动位移增加，调节节流背压面积逐渐减小，平稳制动助推滑车，给出了助推滑车变节流液压制动系统原理，建立了变节流液压制动系统数学模型，基于AMESim搭建了助推滑车变节流制动系统仿真模型，进行了助推滑车变节流液压减速制动特性仿真研究，主要开展了系统性能敏感性因素分析。结果表明：采用变节流缓冲制动助推滑车，缓冲缸缸径小且压力冲击低；助推滑车速度和质量对滑车减速制动位移影响小，对缓冲压力影响大；冲击载荷不影响助推滑车最终位移，改变冲击载荷进行仿真，助推滑车制动最终位移保持为2.6 m;缓冲缸缸径对滑车减速制动位移和缓冲缸有杆腔压力影响大，较大缸径可持续降低缓冲缸有杆腔压力，低至4.5 MPa;滑车减速位移实测和仿真误差在0.2 m以内，缓冲缸压力峰值实测和仿真误差在1.0 MPa以内，实测数据和仿真数据趋势一致性较好，验证了助推滑车变节流液压减速制动系统的可行性。     

溢流式高速缓冲气缸动力学建模与性能分析

针对具有内置溢流阀的溢流式高速缓冲气缸建立了非线性动力学模型,并运用Simulink软件建立仿真模型进行数值计算,得到气缸在缩回运动过程中的位移、速度以及各腔室压力的仿真数值解。为了验证仿真模型的正确性,搭建了高速气缸缓冲性能测试平台,对气缸在运动过程中的相关动态参数进行试验测试,通过试验数据与仿真结果的对比分析来对仿真模型进行验证。最后通过仿真分析了内置溢流阀的阀芯质量和预紧弹簧刚度对气缸缓冲性能的影响,结果表明,不同的溢流阀阀芯质量和预紧弹簧刚度都对气缸缓冲性能有较大的影响,为进一步研制更高性能的高速气缸缓冲结构提供了重要依据。     

下运带断带抓捕液压缓冲系统优化及仿真研究

针对下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统在缓冲输送带冲击动能时,存在的较大振动问题,对下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统进行了改进研究。利用AMESIM,针对改进前后的液压缓冲系统搭建了仿真模型,对其动态性能进行了仿真研究;对改进前后的系统性能曲线进行了对比分析,并研究了溢流阀开启压力对改进的缓冲系统动态性能的影响规律。研究结果表明:改进后的缓冲系统的液压缸位移、速度、压力波动程度明显降低,在溢流阀关闭后阻尼孔能发挥较好的减振缓冲作用;溢流阀开启压力增大,液压缸位移增大,液压缸速度降幅增大,但平滑性不变,而液压缸无杆腔压力波动程度有所增加。     

无人机液压弹射滑行小车缓冲系统仿真研究

以无人机液压弹射滑行小车缓冲系统为研究对象,给出了无人机弹射后滑行小车缓冲制动的工作原理,建立了小车缓冲系统的数学模型。基于Simulink软件对其进行求解并仿真研究了高速滑行小车缓冲制动动态性能,分析了溢流阀通径、溢流阀开启压力、液压马达排量、无人机弹射速度及小车质量对缓冲压力和小车制动位移的影响规律。结果表明:液压马达排量增大对缓冲压力增幅和小车制动位移减幅有明显影响;溢流阀通径增大有助于降低缓冲压力,但其对小车制动位移影响较小;溢流阀开启压力增大,小车缓冲制动位移和缓冲压力均显著增大;弹射速度、滑行小车质量增大,小车缓冲制动位移也增大。     

恒压变量斜轴泵联合仿真模型及特性分析

恒压斜轴式变量泵排量大，压力高，广泛应用于工程机械、冶金机械、矿山机械和船舶等的液压系统中。其基本原理是通过设定先导比例溢流阀压力，缸体摆角自动调节，使泵出口压力与先导溢流阀设定值相同。在理论分析的基础上，采用SmulationX软件，构建了变量泵液压与机械的联合仿真模型，对比例变量恒压柱塞泵静态及动态输出压力流量特性进行分析，研究变量弹簧对动态特性的影响。仿真结果表明：恒压变量泵压力和流量特性稳定，变量弹簧刚度越大，恒压泵响应越快。该研究可为高性能液压泵元件的设计提供指导。     

Nonlinear Static and Dynamic Stiffness Characteristics of Support Hydraulic System of TBM

Full-face hard rock tunnel boring machines(TBM) are essential equipment in highway and railway tunnel engineering construction. During the tunneling process, TBM have serious vibrations, which can damage some of its key components. The support system,an important part of TBM, is one path through which vibrational energy from the cutter head is transmitted. To reduce the vibration of support systems of TBM during the excavation process, based on the structural features of the support hydraulic system, a nonlinear dynamical model of support hydraulic systems of TBM is established. The influences of the component structure parameters and operating conditions parameters on the stiffness characteristics of the support hydraulic system are analyzed. The analysis results indicate that the static stiffness of the support hydraulic system consists of an increase stage, stable stage and decrease stage. The static stiffness value increases with an increase in the clearances. The pre-compression length of the spring in the relief valve a ects the range of the stable stage of the static stiffness, and it does not a ect the static stiffness value. The dynamic stiffness of the support hydraulic system consists of a U-shape and reverse U-shape. The bottom value of the U-shape increases with the amplitude and frequency of the external force acting on the cylinder body, however, the top value of the reverse U-shape remains constant. This study instructs how to design the support hydraulic system of TBM.     

基于AMESim断带抓捕缓冲系统仿真研究

断带抓捕装置是带式输送机安全运行的重要保护装置,但当带式输送机断带抓捕时易产生较大冲击载荷。液压缓冲对冲击载荷具有较好的吸收消耗作用,可减小断带抓捕时的冲击振动。通过介绍断带抓捕液压缓冲系统的工作原理,利用AMESim进行系统建模。研究了溢流阀开启压力对缓冲油缸压力及制动距离的影响,得出理想的溢流阀开启压力为3 MPa,制动距离为0.59 m,制动时间为1.59 s,并模拟了溢流阀开启压力为3 MPa时的冲击实验。结果表明活塞位移和缓冲腔压力均略低于仿真值,但接近程度较高,验证了仿真研究的参考性。     

液压系统弹簧刚度动态变化下的压力冲击余弦级数研究

分析了油液含气量和液压缸活塞位移对液压油的有效体积弹性模量和液压缸等效动态弹簧刚度的影响,利用余弦级数计算出压力冲击的作用时间,并利用AMESim仿真软件验证所求时间的准确性。在此基础上利用动量定理推导出了压力冲击的计算公式,并求出了压力冲击的数值大小。研究结果表明,液压缸的等效动态弹簧刚度和油液中的含气量是影响压力冲击数值大小的主因,因此在设计液压系统时,可以降低油液中的含气量,提高液压缸的等效动态弹簧刚度来确保系统的稳定。以国内某钢厂的全液压双边滚切剪作为实验对象,由于数据采集的时间间隔为0.5 s/次,在出现压力冲击的时候数值没采集到,但是通过现场油管爆裂来看是有冲击产生的。通过分析理论推导与所采集到的压力冲击的大小,得出误差在11.12%左右,验证了理论推导的正确性。     

无人机液压弹射系统仿真研究

以液压马达驱动的无人机液压弹射系统为研究对象,给出了无人机弹射起飞和弹射后小车缓冲制动减速的工作原理。基于AMESim分别建立了无人机弹射起飞和小车缓冲制动减速仿真模型,分析了蓄能器最高蓄能压力、蓄能器体积、卷筒半径、插装阀通径、双向马达排量对无人机弹射起飞速度及位移的影响规律。研究了缓冲溢流阀开启压力对小车制动过程速度、位移和液压马达缓冲腔压力的影响规律,为无人机液压弹射系统的设计与优化提供指导。     

基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀优化设计

航天伺服系统高压大流量的特点,对溢流阀的可靠性、稳压精度和推重比提出了更高的要求。然而大推力下的螺旋压缩弹簧一般体积较大,并且服役期间存在卡死、疲劳断裂、塑性变形等失效模式,给伺服系统带来安全隐患。提出一种基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀结构,非接触式的永磁弹簧可避免上述失效和卡死故障,采用气隙组合的优化设计得到了理想的刚度曲线,不仅可有效提高推重比,同时可以减小大刚度带来的开启瞬间压力波动。在此基础上结合有限元仿真与迭代优化,精确设计了凸缘结构来补偿液动力,进一步提高了稳压精度。仿真结果表明,气隙组合永磁弹簧溢流阀具有良好的动静态指标,其设计方法为永磁弹簧在液压系统中的应用提供参考与借鉴。     

电比例斜盘式恒压柱塞泵的联合仿真与特性研究

为了研究电比例斜盘式恒压柱塞泵的动静态特性，在分析其工作原理、运动特性和流量特性的基础上，利用SimulationX软件搭建恒压泵的机械、液压联合仿真模型进行研究，分析了变量缸大小腔直径比、变量缸弹簧刚度和主控压力阀的阀芯直径对恒压泵动态特性的影响。研究结果表明：电比例斜盘式恒压柱塞泵泵具有良好的动静态特性；主控压力阀阀芯直径越大，压力稳态值越接近设定压力值；弹簧刚度的增大和变量缸大小腔直径比值的减小都会提高恒压泵的动态响应速度，但超调量也会随之增大。