高压断路器配液压操动机构液压缸缓冲特性的仿真研究

分析了高压断路器配液压操动机构常用的阶梯型缓冲结构的缓冲机理,在AMESim仿真环境下建立了相应的仿真模型.在仿真结果与试验结果对比的基础上,分别对不同缓冲行程、缓冲作用面积和缓冲间隙的缓冲特性进行仿真分析,得到各关键参数对缓冲性能的影响,为按工况进行阶梯型缓冲结构的设计提供依据.     

油缸缓冲结构参数对缓冲性能的影响分析

该文针对某型液压挖掘机因油缸前腔缓冲造成的机械冲击问题,采用能量法对缓冲压力测试曲线进行分析,确定了冲击产生原因。基于油缸前腔缓冲结构将缓冲过程划分为三个阶段,建立流量方程并对影响缓冲压力变化趋势的主要结构参数进行了分析。依据系统流量与油缸结构建立数学模型计算获得缓冲时间-速度函数,同时建立缓冲结构CFD仿真模型。以缓冲时间-速度函数为输入条件,通过仿真分析重点研究了缓冲套斜面长度、缓冲阻尼孔孔径对缓冲性能的影响,并确定了缓冲结构参数优化值。仿真结果表明:合理缩短缓冲斜面长度并扩大缓冲阻尼孔孔径,可以有效控制缓冲压力曲线变化趋势,满足缓冲峰值压力控制要求的同时降低机械冲击。仿真结果为该型油缸缓冲结构的优化提供了参考。     

基于CFD技术的油缸缓冲结构优化

为满足挖掘机作业时对油缸缓冲性能的要求,通过CFD动网格仿真对挖掘机油缸前腔缓冲结构进行了设计优化。基于油缸结构与工作负载建立数学模型,并计算获得缓冲时间-速度函数,同时建立缓冲结构CFD仿真模型。以缓冲时间-速度函数为输入条件,采用FLUENT动网格仿真获得缓冲压力。通过某型号油缸试验结果与仿真结果对比,确认了仿真模型的准确性。以此为基础,对相同结构形式的某新型号油缸进行仿真分析,研究了节流孔与缓冲间隙对该型号油缸缓冲性能的影响。仿真结果表明:节流孔对缓冲性能影响较大,当节流孔规格在一定范围内变化时,缓冲压力峰值将随节流孔尺寸的增加呈现出先减小后增大的变化趋势,仿真结果为新型号油缸缓冲结构优化提供了参考依据。     

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。     

油缸非调节形式前腔缓冲结构分析研究

目前挖掘机油缸前腔缓冲普遍采用导向套、缓冲套与节流孔组合的结构形式,通过调整导向套内置节流孔孔径确保缓冲性能达到设计要求。但该结构形式相对复杂,节流孔孔径较小,油液污染易导致堵塞而影响缓冲性能。因此,该文针对某型挖掘机油缸无节流孔非调节形式的导向套、缓冲套组合前腔缓冲结构开展研究。将缓冲结构划分为圆锥段缓冲、斜面段缓冲与末端缓冲三个阶段,结合缓冲压力测试曲线分析了节流孔孔径在三个阶段产生的影响。采用缓冲结构等节流面积原则,将缓冲套斜面设计为等效截面,并通过仿真分析验证了其对缓冲性能的影响。仿真结果表明:通过缓冲套斜面优化,可实现非调节形式的前腔缓冲,在简化缓冲结构的同时提高缓冲可靠性。仿真结果为该型油缸缓冲结构优化提供了参考。     

高速液压缸活塞式缓冲机构的研究

对采用活塞式缓冲机构的高速液压缸的缓冲过程进行了理论分析和实验研究。将整个缓冲过程分为孔口节流缓冲、锥形缝隙节流缓冲两个阶段,建立了该过程的数学模型,利用数学模型,分析了结构参数对缓冲速度及缓冲腔压力的影响。对两组不同结构参数的样机的缓冲过程进行了试验,理论分析结果与试验结果基本一致。     

液压弹簧操动机构缓冲结构的仿真研究

液压弹簧操动机构是高压断路器的重要组成部分,决定了断路器的分合速度和工作稳定性,而缓冲结构在操动机构动作过程中起着不可或缺的作用。为研究和优化800 kV超高压断路器的缓冲结构,对其进行理论分析,利用SolidWorks和ADAMS软件建立内阶梯形缓冲结构的数学模型,建立基于AMESim和ADAMS软件的联合仿真模型,并对分闸缓冲进行试验测试。通过仿真分析和试验研究,得到缓冲结构的动态缓冲油压及流体特性,对五级阶梯形缓冲结构进行优化改进,进一步提高了液压弹簧操动机构的可靠性和适用性。     

供气压力波动自适应缓冲高速气缸的研究

缓冲是研制高速气缸要解决的关键难题。针对内置缓冲式气缸的缓冲过程建立了数学模型,从吸收能量和冲击能量之间的关系研究供气压力波动对缓冲的影响,仿真结果和试验结果基本吻合。根据分析结果,研制了内置供气压力反馈缓冲结构的新型高速气缸。试验结果表明该新型气缸的缓冲在一定供气压力波动范围内具有良好自适应能力。     

刨削式防爬器仿真分析及实验验证

针对刨削式防爬器的缓冲性能进行分析,包括峰值缓冲力、平均缓冲力、有效缓冲行程比、峰值缓冲力与平均缓冲力的比值。基于LS-DYNA有限元仿真分析软件对刨削式防爬器进行仿真分析,并设计实验对仿真结果进行验证,结果表明,仿真结果与实验结果具有较好的一致性,验证了仿真分析的正确性,为后续设计提供了可靠依据。     

短笛型缓冲结构的高速液压缸缓冲过程的研究

介绍采用短笛型缓冲装置的高速液压缸缓冲过程的理论分析和试验结果。认为整个缓冲过程可分为流道断面收缩局部压力损失,锐缘节流与阻尼孔节流,缝隙节流与部分组尼孔节流３个阶段,并建立了该过程的数学模型,利用数学模型分析了短笛缓冲柱塞结构参数对缓冲速度及缓冲腔压力的影响。