风能吸功泵流量特性仿真与实验研究

液压泵作为液压型风力发电传动系统中一个重要元件,其输出流量特性直接影响发电质量。针对传统液压泵在低速下流量特性不佳状况,提出一种曲轴连杆式应用阀配流的新型风能吸功泵。文章介绍了风能吸功泵结构及工作原理,并在其基础上建立其流量数学模型,借助Matlab软件分析风能吸功泵流量特性,其仿真结果与样机试验测试结果进行对比,最后重点分析配流阀相对活塞运动产生的滞后角对风能吸功泵流量特性的影响。分析结果可知,当配流阀阀芯直径减小、弹簧刚度增大以及转速减小时,风能吸功泵配流阀滞后角减小,流量脉动也随之减小。     

全液压压裂车大流量换向阀的设计与分析

为满足全液压压裂车液压系统液压缸的换向需求,设计了大流量换向阀组,重点设计了阀芯、阀套组件;分析了大流量换向阀的原理与结构,建立了其数学模型,基于AMESim软件分析了主阀的开启时间,阀芯位移、速度与先导流量和先导压力的关系,结果表明:适当增大先导压力和先导流量可提高主阀的响应特性;改变主阀端面结构、适当增大先导压力和减小先导流量可解决主阀瞬时流量过大的问题。设计与仿真相结合,缩短了主阀的设计时间,为阀的设计计算提供了参考价值。     

重卡电动泵吸油阀的改进设计及仿真分析

目前重卡电动泵吸油阀大多采用结构简单的球阀结构,导致泵产生反冲流量过大和容积效率低的缺陷。为此,利用滑阀和锥阀的优点,提出了采用滑锥阀结构改进设计吸油阀的技术方案。通过建立吸油阀、电动泵及其液压举升系统的AMESim仿真模型,在吸油阀流量特性、泵的出口压力和液压缸举升速度方面进行了动态性能仿真,并与球阀结构的电动泵进行了比较分析。结果表明:该技术方案有效且可行,能有效降低泵的反冲流量和提高泵的容积效率,可为高性能重卡电动泵的研制提供理论参考。     

直驱式小型往复泵流量特性分析及优化

应用单向阀配流的直线驱动往复泵中,柱塞高频运动时单向阀吸排油动作对泵系统流量存在很大的影响。当泵系统的柱塞频率为100 Hz时,研究了单向阀对往复泵整体流量特性的影响规律,并对泵系统的关键参数进行优化。建立球阀的压力、流量和动力特性,以及应用该类型单向阀进行配流的往复泵系统的模型。将泵系统参数带入所建的模型后仿真,往复泵能完成吸排油。同时对泵参数进行优化,在减小泵闭死容积后,可加速压差的建立,延长吸排油周期。使出口单向阀弹簧刚度低于入口单向阀刚度,有助于改善单向阀的响应,减小出口单向阀的流量倒灌,使泵吸排油性能更好。     

非对称泵控装载机动臂特性研究

装载机通常采用阀控液压系统驱动动臂升降,上升过程积累了大量的动臂重力势能,在下降过程中经液压系统节流口节流作用耗散到环境中,频繁的升降过程产生了大量节流和溢流损耗,造成了系统发热与能量浪费.为消除液压系统的溢流与节流损失,提出采用闭式泵控原理驱动动臂单出杆液压缸;为平衡液压系统中单出杆液压缸的不对称流量和回收利用动臂的重力势能,提出含有三个配流窗口的非对称泵为闭式泵控液压系统供油.在非对称泵中,其中一个配流窗口与蓄能器相连,动臂下降阶段用于回收动臂重力势能,上升阶段与另外一个配流窗口共同为液压缸无杆腔供油,第三个配流窗口则与液压缸有杆腔相连.研究中,分析所提系统的工作原理,建立联合仿真模型,构建所提系统的试验平台,对所提系统的工作和能耗特性进行试验研究.试验结果表明,所提系统可平衡由闭式泵控单出杆液压缸造成的非对称流量,并实现动臂重力势能的回收,与原有阀控系统相比,最高可降低系统能耗47.19％.     

双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵配流特性和变量原理的研究

提出一种有别于常规阀配流泵的"斜盘转动而缸体不动"而采用缸体和配流阀一起旋转的双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵。建立该泵配流机构的数学模型,研究各种结构参数和工作参数对配流特性的影响,尤其是配流阀芯所受离心力对配流特性的影响。以仿真模型和得出的单个柱塞腔的压力响应曲线和输出流量曲线为基础,研究该类型泵流量脉动和侧向力脉动的特点,得出随着泵的工作转速增加,流量脉动和侧向力脉动都增大,当柱塞数量足够多时,柱塞数量的奇偶性在影响流量脉动上没有明显的区别,偶数个柱塞比奇数个柱塞产生的侧向力脉动要大。提出一种新型的阀配流轴向柱塞泵的变量调节方式,并研究该变量方式的原理和调节特性。样机泵的试验结果表明该泵的工作原理可行,进而展望双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵的应用前景。     

轴向柱塞泵非止点配流窗口过渡区压力脉动特性分析

为能用单台泵直接闭式控制差动缸运动,把轴向柱塞泵的吸油配流窗口改为两个独立的窗口,一个连接差动液压缸的有杆腔,另一个连接低压油箱,用于平衡差动缸的面积比,但柱塞通过这两个配流窗口之间的过渡区时,因处于泵的非止点位置,柱塞腔容积变化较大,引起大的流量和压力变化,产生大的噪声,为了减小其影响,需要对柱塞通过此过渡区域的特性进行分析.为此,采用仿真软件SimulationX,建立柱塞通过配流窗口的仿真计算模型,对单个柱塞腔内部以及泵输出油口压力和流量动态过程进行仿真,综合运用减震三角槽、阻尼孔和等效预压缩角三种措施,减小泵的流量和压力脉动.通过仿真计算,确定出合理的配流盘结构参数.在此基础上,进一步制造出样机,对泵的压力脉动特性进行试验测试,验证仿真结果及设计参数的正确性.研究工作丰富了柱塞泵的类型.     

泵控缸电液技术研究现状、存在问题及创新解决方案

降低液压系统的能耗、噪声,减小废油处理对环境的污染,最直接的方法是采用无节流损失的泵控技术,通过改变泵转速或泵排量,使泵输出流量和压力与负载要求完全匹配。在论述泵控液压缸技术特征、现状和存在问题的基础上,根据双作用叶片泵(马达)和轴向柱塞泵结构特点,提出两种新的配流原理,解决差动缸流量不对称影响控制的难题。采用新的配流原理,无需辅助元件,只用一台泵就可闭环控制差动缸的运动,具有能量效率高、结构紧凑和成本低的优势。进一步对这两种配流原理和采用这两种配流原理控制差动缸的系统集成方案作了论述和研究,研究成果对实现液压控制技术的绿色化具有理论和实际意义。     

PQ控制变量泵比例换向阀参数对压力特性的影响仿真研究

针对电液比例压力流量控制轴向变量柱塞泵,利用AMESim软件建立其整体模型。对该变量泵压力特性进行了仿真研究,并重点考察了电液比例换向阀参数的变化对泵压力特性的影响。仿真结果表明,电液比例换向阀的弹簧刚度和弹簧预紧力的设定值越大,变量泵输出压力的稳态值也越大;在避免比例换向阀的阀芯质量过小基础上,尽量减小阀芯质量,并设定适当大小的阻尼孔孔径和阀芯直径,可减小输出压力的超调量,改善变量泵的工作品质。     

风电系统的液压增速传动及储能技术

通过对风电液压增速传动及储能系统的方案的描述与分析,发现问题的关键在于超低速大功率吸功泵的工程实现,即如何获得在低转速超大扭矩输入下的大功率风能吸功泵,以及储能对于解决风能输出的随机性问题的重要作用.这对于简化现有风电传动系统、降低成本以及海洋潮汐能的利用都具有重要意义.     

Output characteristics of a series three-port axial piston pump

Driving a hydraulic cylinder directly by a closed-loop hydraulic pump is currently a key research area in the field of electro-hydraulic control technology,and it is the most direct means to improve the energy efficiency of an electro-hydraulic control system.So far,this technology has been well applied to the pump-controlled symmetric hydraulic cylinder.However,for the differential cylinder that is widely used in hydraulic technology,satisfactory results have not yet been achieved,due to the asymmetric flow constraint.Therefore,based on the principle of the asymmetric valve controlled asymmetric cylinder in valve controlled cylinder technology,an innovative idea for an asymmetric pump controlled asymmetric cylinder is put forward to address this problem.The scheme proposes to transform the oil suction window of the existing axial piston pump into two series windows.When in use,one window is connected to the rod chamber of the hydraulic cylinder and the other is linked with a low-pressure oil tank.This allows the differential cylinders to be directly controlled by changing the displacement or rotation speed of the pumps.Compared with the loop principle of offsetting the area difference of the differential cylinder through hydraulic valve using existing technology,this method may simplify the circuits and increase the energy efficiency of the system.With the software SimulationX,a hydraulic pump simulation model is set up,which examines the movement characteristics of an individual piston and the compressibility of oil,as well as the flow distribution area as it changes with the rotation angle.The pump structure parameters,especially the size of the unloading groove of the valve plate,are determined through digital simulation.All of the components of the series arranged three distribution-window axial piston pump are designed,based on the simulation analysis of the flow pulse characteristics of the pump,and then the prototype pump is made.The basic characteristics,such as the pressure,flow and noise of the pumps under different rotation speeds,are measured on the test bench.The test results verify the correctness of the principle.The proposed research lays a theoretical foundation for the further development of a new pump-controlled cylinder system.     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

换向阀启闭特性对流量测量试验的影响分析

针对航空液压泵流量测量系统中换向阀的启闭特性对流量测量准确性影响较大、启闭过程耗时不等造成测量误差等问题,分析了换向阀在测量系统中的工作原理,针对换向阀建立了流量及阀芯的力平衡数学模型。利用AMESim软件建立了系统仿真模型并对其进行仿真研究,得到了不同系统压力和不同转速下,换向阀启闭过程对系统流量测量的影响,为进行现场测试提供了理论依据。同时,对不同型号、不同工况下被试液压泵的大量试验结果与仿真结果进行了比较,发现两者基本一致,试验结果为航空液压泵流量测量系统的设计提供了理论依据以及实际测试数据的支持。     

基于伺服电机和流量配给阀的直驱式电液阀门定位系统设计

结合伺服电机优良的控制特性和液压系统功率重量比大等优点,提出一种新型直驱式电液阀门定位系统,由伺服电机驱动双向齿轮泵和流量配给阀实现阀门换向和精确定位。设计了基于TMS320F2812的智能控制器,对控制器的硬件组成和软件框架进行了介绍;为了提高系统动态响应特性设计了PID程序并开展了初步试验,结果表明该系统运行可靠,定位精度优于0.3 mm。     

回撤吊车负载敏感液压系统设计及仿真分析

为解决负载匹配,以及缓解支架回撤吊车应用过程中存在的能耗高、效率低和系统温度高等问题,基于负载敏感变量泵对其液压系统进行设计及仿真分析。该液压系统主要由负载敏感变量泵、流量补偿阀、负载敏感阀、梭阀和液压缸等组成。在工作过程中,负载敏感变量泵通过梭阀及负载敏感阀感知系统负载力而向系统提供所需流量。基于AMESim对该液压系统和变量泵进行建模及仿真分析,得到液压缸压力、负载口流量变化和梭阀流量补偿以及变量泵压力、流量和斜盘倾角变化情况。结果表明：变量泵可根据负载所需压力和流量实时调整斜盘倾角大小,进而实现压力 流量补偿功能;负载压力和流量阶跃变化时,变量泵具有良好的动态补偿特性。     

盾构机液压推进系统故障分析与仿真研究

针对盾构机液压推进系统的故障诊断问题,以在芜湖长江隧道项目过程中所使用的大型液压驱动型泥水盾构机为研究对象,分析了盾构机液压推进系统的工作原理,总结了推进系统中液压缸泄漏、换向阀泄漏及溢流阀泄漏故障模式的发生机理及其对推进系统造成的影响。利用AMESim平台建立推进系统模型,对液压缸泄漏、换向阀泄漏及溢流阀泄漏3类故障进行仿真分析,并提取液压缸推进速度、推进行程、无杆腔流量和系统压力4种推进参数的仿真数据。仿真结果表明:发生液压缸泄漏故障时,活塞杆无法伸出,推进速度为0;发生换向阀泄漏故障时,液压缸出现自走现象,推进速度明显降低;发生溢流阀泄漏故障时,系统压力明显降低,液压缸无法克服阻力向前推进。为后续盾构机推进系统的故障诊断和预测提供了有价值的参考。     

一种大型液压升降机构的节流调速及节能回路设计与研究

在对传统大型升降机构的液压节流回路进行分析的基础上,研究开发出一种大型液压升降机构的节流调速及节能回路,分别对该回路中节流调速回路及节能回路的特性进行分析,最终确定复合液压缸及调速阀的作用,可实现在负载变化的条件下,升降机构匀速下降,且其下降速度取决于调速阀阀口的过流面积,从而降低了升降机构对机构整体框架的冲击;通过复合液压缸与蓄能器的综合作用,实现了液压系统的节能。对液压系统进行实验验证,证明该液压系统下降速度平稳,符合液压升降机构工况实际应用需要。     

电液式无级变速器速比最优控制系统设计

针对传统电液式CVT速比控制系统存在的结构复杂、可靠性低等缺点,设计了CVT速比最优控制系统。采用PWM高速开关数字阀代替传统比例阀,建立了考虑电磁特性的PWM开关阀数学模型。简化CVT速比液压系统,建立了PWM阀控缸数学模型。应用离散系统二次型最优控制理论优化控制参数,设计了最优控制器。在Matlab环境下进行了起步加速、减速工况的CVT速比控制仿真试验。试验结果表明,所设计的CVT速比最优控制系统的稳态特性和动态特性良好,能够保证实际速比对目标速比的有效跟踪。