基于双粘模型的磁流变阀控系统性能分析

利用磁流变液体可控的特性,用一组磁流变阀代替传统液压阀构成一惠斯通桥式阀控液压缸系统,分析了磁流变阀及磁流变阀控系统,从理论上研究了磁流变阀在液压控制系统中的应用.理论分析表明:基于双粘模型的磁流变阀有着较好的流动特性,且随着控制电流的加大,施加于磁流变液的磁场加强,磁流变阀控液压缸系统的效率越高.     

磁梯度箍缩磁流变阀压降性能仿真分析

针对目前磁流变阀压降调节方式单一的不足,基于磁流变液磁梯度箍缩模式设计了一种液流通道截面积随外部磁场变化而变化的磁流变阀,阐述了磁流变阀的结构及工作原理,推导了压降数学模型。采用有限元法对磁梯度箍缩磁流变阀的磁场和流场进行仿真,分析了磁流变液入口速度、输入电流、液流通道半径对磁流变阀压降变化的影响规律。结果表明:磁流变阀在设计结构下产生高梯度磁场,能够有效控制液流通道的截面积大小;阀进出口压降随着液流入口速度、输入电流的增加逐渐增大,随着液流通道半径的增加而减小,其中液流入口速度影响最小,液流通道半径影响最大。当液流入口速度为1.5 m/s、输入电流为1.5 A、液流通道半径为0.5 mm时,磁梯度箍缩磁流变阀的压降可达1.89 MPa。     

单线圈磁流变阀阀芯结构对压降特性的影响分析

根据磁流变液的可控流变特性设计了3种不同阀芯结构的单线圈磁流变阀,同时对单线圈磁流变阀的压降特性进行了理论分析。采用ANSYS有限元仿真软件对3种不同阀芯结构的磁流变阀进行了电磁场仿真分析,得出了磁流变阀磁力线分布、磁场强度分布以及液流通道处磁感应强度大小的变化规律。研究了阀芯倒角、输入电流大小和流量大小对系统压降的影响。结果表明：不同阀芯结构磁流变阀的总压降随着输入电流和流量大小的增加而增大,且无倒角的单线圈磁流变阀压降最大。为实际磁流变阀结构设计提供了参考。     

双线圈磁流变阀压降特性分析

利用磁流变液体的可控特性,基于传统单线圈磁流变阀结构,设计一种双线圈圆环阻尼间隙磁流变阀。采用Maxwell电磁场仿真软件对双线圈磁流变阀进行磁场仿真,得出外加电流与阻尼间隙处磁感应强度大小的关系。建立双线圈磁流变阀压降数学模型,采用MATLAB数值仿真软件对磁流变阀压降特性进行仿真分析,初步得到了磁流变阀结构参数对压降的影响规律,从而为双线圈磁流变阀多级调压提供了一定的理论参考。     

多级调压型磁流变阀结构优化设计

根据磁流变液在磁场作用下的可控可逆特性,在传统磁流变阀阀芯上缠绕三组励磁线圈,与阀体一起组成4个可变阻尼间隙,形成一种外侧圆环阻尼间隙多级调压型磁流变阀。采用ANSYS有限元仿真软件对多级调压型磁流变阀进行了磁场仿真,得出了磁力线分布和磁感应强度大小。基于仿真后处理数据对磁流变阀进行了结构优化,得出了该磁流变阀的最佳结构参数,并对结构优化前后阻尼间隙处的磁感应强度以及进出口阀压差进行了对比分析。相关优化设计方法和思路对磁流变阀设计具有一定的理论指导意义。     

径向流磁流变阀压降性能分析

提出并设计了一种径向流磁流变阀,并加工了样机进行压降性能分析.该径向流磁流变阀的液流通道由2个中心小孔、1个圆环通道和2个径向圆盘通道串联组合而成.采用ANSYS/Emag电磁场仿真软件搭建了径向流磁流变阀有限元仿真模型,并进行了磁场仿真分析以获取理想的仿真压降.搭建了压降性能测试试验台,在不同的加载电流和模拟负载下对所设计的径向流磁流变阀压降性能进行了试验分析.试验压降和仿真压降趋势一致.     

混合磁源式磁流变阀的数值研究

针对目前磁流变阀的阻尼通道简单、磁流变阀压降调节较小的情况,设计一种基于轴向环形液流通道混合磁源的磁流变阀。阐述混合磁源式磁流变阀的结构及工作原理,推导压降数学模型。采用有限元法对混合磁源式磁流变阀的磁场进行仿真,分析输入电流、液流通道阻尼间隙、圆环厚度和隔磁环厚度对磁流变阀压降变化的影响规律。结果表明:阀的压降随着输入电流的增加逐渐增大,随着液流通道阻尼间隙的增加而减小,随着圆环厚度和隔磁环厚度的增加而减小。其中隔磁环厚度影响最小,液流通道阻尼间隙影响最大。当液流入口速度为4 L/min、输入电流为2 A、液流通道阻尼间隙为1 mm 时,混合磁源式磁流变阀的饱和磁致压降可达8.553 2 MPa。     

考虑温度效应的磁流变阻尼器阻尼特性的分析

磁流变阻尼器属于一种能量耗散装置,在使用过程中将振动机械能转化为自身热能,阻尼器力学性能受磁场和温度等因素的影响。分析磁流变阻尼器的温升特性,建立磁流变阻尼器的宏-微观动力学模型,通过有限元仿真分析阻尼器的温度场分布,理论计算分析磁流变液微观结构对剪切屈服应力的影响、温度和磁场对磁流变液中铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度的影响。试验结果证实：在线圈通有0.5、2 A电流的情况下,当温度从303 K上升至343 K时,阻尼力分别下降了14.5%和10%,当温度上升至383 K时,阻尼器的阻尼力分别下降了20.4%和15.1%,结果表明温度升高,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度降低,磁场增强,铁磁颗粒磁化率和磁流变液黏度增大。试验结果和理论计算变化趋势一致,磁场的增强补偿了温度升高使磁流变液黏度的减小值,从而减弱了温度对磁流变阻尼器阻尼性能的影响。     

基于异形间隙的磁流变液传动装置性能研究

基于磁流变液工作间隙形状对磁流变传动装置传动性能的影响，分析3种不同工作间隙形状的盘型磁流变传动装置结构和传动性能上的差异。通过磁场有限单元法对传动装置进行有限元分析，对传动装置的结构和尺寸进行优化，建立圆弧形工作间隙的转矩方程，并通过计算对3种不同形状间隙的转矩大小进行对比。研究结果表明：当电流为3 A时，3种形状的磁流变液转矩分别为55.77、71.40、74.73 N·m,锯齿形工作间隙和圆弧形工作间隙的转矩分别是平面形工作间隙转矩的1.28倍和1.34倍。     

混合流动式磁流变阀的结构设计及性能分析

针对目前磁流变阀结构形式单一且体积大的不足,设计了一种结构紧凑的混合流动式磁流变阀,该磁流变阀阻尼间隙液流通道由轴向圆环流动和径向圆盘流动共同组成。介绍了混合流动式磁流变阀结构及工作原理,并建立了其压降数学模型;利用ANSYS有限元仿真分析软件对混合流动式磁流变阀的静态磁场进行了仿真分析。结果表明:该磁流变阀磁场利用率高,同时能够获得足够大的压差,并且可调范围大。     

阀控液压缸统一流量方程的分析研究

从阀控对称液压缸、非对称液压缸的统一特性出发,对负载压力与负载流量进行了重新定义,并对工程中出现的对称阀、非对称阀控制对称缸,对称阀、非对称阀控制非对称缸的各种组合形式,推导了统一的阀控液压缸系统的流量方程,不仅兼顾了液压系统实际工作规律和阀控缸系统的统一性,而且为阀控缸系统的其它特性进一步分析提供了理论基础,并得出了一些对理论分析及工程实际有一定指导意义的结论。     

对称比例方向阀控制非对称缸在矫直机辊缝自动调节上的应用

介绍一种采用液压比例阀控制辊缝的新型管材矫直机的液压控制系统,通过PLC控制比例阀来控制液压缸位置,达到辊缝的自动调节和偏差补偿。此新型管材矫直机采用8个阀控缸系统,实现辊缝自动调节,自动化程度高,辊缝调节简便。在8个阀控缸系统中,由于对称阀控制非对称缸难度较大,只针对其中的非对称缸系统采用DSHplus软件进行了建模和仿真分析。对对称阀控制非对称缸系统特性进行进一步的探讨,与对称阀控制对称缸系统进行比较,并针对对称阀控制非对称缸系统的两种常见补偿方法进行建模仿真,分析其补偿效果。     

基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统研究

针对阀控非对称缸位置控制系统,通过理论公式搭建非对称液压缸的数学模型,采用前馈PID控制方法实现其位置控制并进行仿真和实验验证。利用传递函数推导出基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统数学模型;根据所推导的数学模型采用前馈PID控制算法,利用AMESim搭建了非对称液压缸位置控制系统仿真模型;通过对阀控非对称液压缸位置控制系统进行实验,验证了搭建的轴控阀阀芯位置控制系统与非对称液压缸位置控制系统的正确性和有效性,实现了轴控阀阀芯精确位置控制与对外负载的控制。     

液压油缸试验台研制

针对现有液压油缸试验台存在的一些弊端,提出了采用电液比例技术的改造方案,设计了液压系统与试验台控制系统,并论述了系统的配置与工作原理.该系统将计算机控制、检测技术、计算机网络技术与液压控制系统有效地结合起来,可对液压系统各参量进行实时控制,对液压缸各种性能参数进行巡回跟踪检测,使液压缸测试实现了自动化和智能化.     

双离合器控制电磁阀特性研究

比例电磁阀作为离合器液压缸油压控制的关键元件,对DCT性能的影响深刻。以DCT离合器控制的比例电磁阀为研究对象,在分析其结构与工作原理的基础上建立电磁阀电场、磁场、液压和机械4个物理场耦合模型,并以ANSYS/Maxwell对电磁铁系统进行动态特性分析。进一步结合电磁力特性数据建立电磁阀控制离合器AMESim模型。台架试验结果与仿真结果有较高吻合度,验证了数学模型的正确性及仿真方法的可靠性,为进一步优化电磁阀结构及其压力控制方法提供了理论支撑。     

支架试验台四缸同步控制系统的设计

液压支架试验台在工作中受液体压缩、泄漏、阻尼等的影响,特别是受外载力的时变性及运动行程较大等因素的影响,实现多个液压缸的高精度同步控制有很大难度。以液压支架试验台升降液压缸系统为研究对象,分析升降液压缸的工作状态和运动特性,提出一种采用电液比例阀实现四缸同步控制的设计方案,采用主从式的控制策略,并建立系统的同步控制数学模型。MATLAB仿真和实验结果显示:该控制系统有很好的同步性,基本上满足目前液压支架试验台的同步精度要求。     

阀控对称液压缸先进控制策略对比研究

针对阀控缸系统先进控制算法理论和应用研究不足的问题,仿真研究多种控制算法在阀控对称缸液压系统控制中的应用。推导阀控对称缸的非线性微分方程,将伺服阀的动态性能考虑为一阶系统问题;进行PID、极点配置和基于反步法的自适应控制器算法的理论推导;建立阀控对称缸的功率键合图理论模型,应用上述控制算法对它进行控制效果仿真。结果表明：基于反步法的自适应控制器具有规范的设计方法和广泛的适应性,其控制效果和应用价值都优于传统控制方案。     

基于简化模型的阀控液压缸活塞运动速度控制方法的研究

对阀控液压缸活塞运动速度的有效控制,有利于提高液压伺服系统的工作精度。设计一种与非线性摩擦力相关的简化模型,用以对液压缸活塞运动速度进行控制。分析比例方向阀控制的液压缸的结构,建立比例方向阀的闭环传输函数。通过液压缸两个腔室的压差,计算比例方向阀中液压介质的体积流量方程,并在此基础上求取液压缸压力值的连续方程,进而得到了液压缸活塞运动速度与非线性摩擦力之间的全阶模型。最后,在闭合的液压回路中,通过负载的压力值,简化了液压缸压力值的连续方程,从而求取了液压缸活塞运动速度与非线性摩擦力之间的简化模型。实验中,利用此方法对方波、正弦波以及随机激励信号产生的目标速度进行了追踪测试。测试结果显示:此方法相比滑模控制方法,在对方波、正弦波以及随机激励信号下产生的目标速度进行追踪时,追踪误差分别减少了9.2%、11.22%以及11.13%。说明此方法能够对液压缸活塞运动速度进行准确的控制。