阀-泵并联变模式液压调速系统设计与实验研究

 提出并设计了阀-泵并联变模式液压调速系统,其可以在不同的调速阶段,采用不同的控制模式,而且还可以调节泵控和阀控在联合调速中的权重比,以提高系统的综合调速性能。搭建了实验系统,进行了一个调速周期的实验研究。实验结果表明,在调速过程中,不同控制模式之间切换平滑,比例阀和变量泵的变化规律符合预期,阀-泵权重比设置合理,提高了调速系统的综合调速性能。阀-泵并联变模式控制,使阀控与泵控协调工作,提高了液压调速系统的灵活性和适应性,丰富了目前液压系统的调速方式。     

基于AMESim的水下节能液压系统仿真分析

为满足水下恶劣工况,水下装备液压驱动以高可靠、控制性能优异的定量泵比例控制为主,但阀控液压系统能耗过大,使水下能量受限问题日益突出,制约了水下装备的发展。通过仿真开展了基于定量泵的水下节能液压系统研究。首先建立AMESim水下比例阀控及变频恒压泵控液压系统仿真模型,并设计了系统控制器;随后对液压系统能耗特性进行仿真分析。结果表明,泵控液压系统能耗比阀控液压系统低70%以上,且随着工作水深增加,节能效果增大。相对于目前水下阀控液压系统,变频恒压泵控系统在不增加系统复杂性同时节能效果明显,可有效降低系统能量消耗,提高水下装备的可靠性及稳定性。     

并联旁路阀的泵控缸电液系统设计与协同控制

泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一，其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势，但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题，提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统，开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构，阐明了系统在多种模式下的工作原理；基于AMESim搭建了系统的仿真模型，建立了变速泵和旁路阀协同工作机制，根据调速曲线对泵和阀进行权重分配，以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明：通过泵阀协同控制，并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作，具有良好的工况适应性和低速稳定性，可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。     

负载传感控制系统及其应用

负载传感控制系统是当今颇受重视的一种液压系统控制方式 ,国外的工程机械和农业机械已广泛采用 ,国内尚处于尝试阶段。该系统可以满足动力元件和执行器功率匹配方面的要求 ,液压泵只提供执行器所需要的压力和流量 ,不会产生旁路损失 ,具有明显的节能效果。1　负载传感控制系统的原理分析负载传感控制系统从控制方式上可分为泵控方式和阀控方式。图 1是一个泵控负载传感调速回路 ,以该图为例说明其工作原理。1 负载传感变量泵　 2 流量补偿压差弹簧3 液动阀　 4 手动换向阀图 1　泵控负载传感控制回路该回路的控制部分是由带液动阀 3的负载…     

基于伺服泵控液压动力单元的注塑机节能研究

传统的注塑机采用阀控系统或者泵控系统,但是阀控系统有溢流损失,泵控系统响应较慢。基于伺服泵控液压动力单元的新型注塑机可以通过伺服电机动态调节定量泵转速,实现输出压力和流量与所需压力和流量相匹配,从而达到节能的目的。通过对传统注塑机液压系统动力单元的改造,研究新型注塑机的运行性能,分析其节能机理与效果,并与传统注塑机进行对比实验,进一步验证了基于伺服泵控液压动力单元的新型注塑机的优良节能特性。     

阀控马达轮边驱动系统仿真分析

以单泵双马达阀控速度闭环控制系统作为工程车辆的轮边驱动单元为研究背景,分析了车辆调速与转向控制原理,提出了应用负反馈闭环控制技术调整发动机转速的节能思路,并进行了AMESim仿真分析。结果表明:该系统能够实现两个驱动轮转速的独立控制,对复杂路面工况具有较强的自适应性,能够实时调整发动机转速,减少溢流,具有显著的节能效果。     

基于DSP的泵控液压缸变频调速系统

变频泵控调速系统通过改变输入供电频率来改变电机的转速,从而改变定量泵的排量,实现对液压缸的速度调节.相比于传统的阀控调速系统,无节流损失,效率高,结构简单,精度高,适用于对精度要求高的大惯量液压提升机械.本文利用智能IPM模块及DSP控制器搭建1套基于DSP的泵控液压缸调速系统平台,通过DSP输出SVPWM波控制IPM...     

地下管道挖掘机刀盘液压系统的设计与仿真

地下管道挖掘机是一种以非开挖的方式完成地下管道挖掘及管线铺设的工程设备,其刀盘采用液压马达驱动。刀盘液压系统的优劣是衡量该设备性能的关键,根据设备的特点分别设计了基于阀控调速、变量泵调速和泵变转速调速技术的三种不同的液压系统作为备选方案,并对这三种系统进行了仿真。仿真结果表明泵变转速调速液压系统的负载波动小、工作效率高,相比于其他两种方案大大减少了流量、压力损失和负载波动,更适合作为刀盘的液压驱动系统。     

负载口独立控制系统的节能边界

为了找寻负载口独立控制系统的极限节能边界,并明晰其节能机理,建立传统阀控系统和负载口独立控制系统的静态效率与静态能耗模型,利用归一化处理使模型转化为无量纲形式。选取与传统阀控系统可比拟的2种工况,即同泵源压力和同阀口开度,在负载口独立控制系统处于节能极限时(出油阀口全开)进行对比。仿真分析不同工况下2种系统的静态效率与能耗对比情况,并绘制效率分布谱获取全工况下效率分布对比情况。结果表明:同泵源压力下,负载口独立控制系统最多能提升阀控液压系统效率约5.7%,降低能耗约22.7%;同阀口开度下,负载口独立控制系统最多能提升阀控液压系统效率约19.4%,降低能耗约53%。负载口独立控制系统能够降低阀口节流损耗,进而降低阀控液压系统能耗。     

一种新型变频液压泵控调速调压系统的动态数学建模与仿真

本文首先对加定差减压阀后变频液压泵控调速调压系统的优点作了简要介绍;随后建立了变频液压泵控调速调压系统的动态数学模型,将其化作状态方程模型,得出系统在阶跃信号输入下的各主要参数的输出响应.     

调速阀外控恒压结构优化设计及仿真分析

传统调速阀利用压力补偿作用来保持其节流口前后的压差不受负载变化的影响,进而稳定流量,然而其压差受到补偿弹簧压缩量的影响并非绝对的恒定值,对于速度控制精度要求高的场合,传统调速阀的性能就无法满足其要求。鉴于此,设计了一种外控恒压调速阀,对阀的动态特性进行了分析,推导建立了系统的数学模型,利用AMESim仿真软件建立了仿真模型,对比分析了两种阀控液压回路流量稳定特性。仿真结果表明,外控恒压调速阀对系统流量稳定性的提升有显著作用。     

基于矩阵回路的锻造操作机能量回收及控制参数的设计方法

针对阀控式锻造操作机液压系统能源利用效率低、能耗大的问题,基于液压矩阵回路,利用泵/马达能量传递单元以及矩阵阀组的灵活组合,设计了能量回收液压系统,结合恒定压差的伺服控制方法,实现了对锻造操作机大车行走、夹钳下降两种动作的能量回收,为验证节能特性,进行了仿真和模拟实验。结果表明：夹钳下降动作中,蓄能器回收了重力势能的39.2%;大车行走过程中,蓄能器回收了惯性势能的37.1%;采用能量回收系统后,泵源输出能量比原系统减少约13%。能量回收液压系统及恒定压差伺服控制方法实现了对锻造操作机两种动作的能量回收,为多执行器系统的节能发展提供了指导。     

阀控叶片气马达建模及恒转速控制研究

为提高叶片气马达的恒转速控制精度,考虑采用高速开关阀调节叶片气马达进气腔的压力和流量。通过分析阀控叶片气马达系统基本结构和工作原理,搭建了叶片气马达周期性、离散的腔室体积模型,对其进行傅里叶级数展开,得到叶片气马达周期性、连续的腔室体积模型。结合叶片气马达运动学模型、腔室流量数学模型以及高速开关阀阀口流量数学模型建立了阀控叶片气马达系统的数学模型。采用PID控制算法对该阀控叶片气马达系统进行恒转速控制研究,仿真与试验结果对比表明：该算法具有良好的转速控制精度,同时也表明了所建立模型的有效性和可行性。     

淹没式喷嘴反推力测量及其系柱试验装置设计

喷水推进具有噪声低、空泡性能好、易于矢量调节等优点，已成为水下机器人（ROV）推进技术的研究热点。喷水推进依靠喷嘴将泵产生的压力能转化为高压水动能，产生的反推力是压力和黏性阻力作用在高压腔以及喷嘴上的综合效果，该反推力的大小是推进性能研究的重点。对几种不同形状和参数的喷嘴反推力进行仿真和试验对比。采用Fluent软件对喷嘴进行流场内部仿真，并且通过后处理文件计算出喷嘴的反推力大小。现有测量喷嘴反推力的相关试验装置与实际工况存在较大差异，根据螺旋桨系柱推力试验方法，提出并设计一种新的喷嘴反推力测试装置。该试验装置动力由岸基高压海水泵源供给，通过溢流阀调节喷嘴入口压力，喷嘴固定在ROV框架上，利用拉力传感器测量ROV框架在喷嘴射流驱动下的系柱拖力，进而得到喷嘴射流反推力与输入压力的关系。该试验装置为在水淹没条件下研究喷水推进系统提供了试验条件。     

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。     

阀控缸系统有限时间滑模控制

针对阀控缸系统稳态跟踪误差的收敛时间均为非有限时间内收敛到0的问题，提出了一种终端滑模控制方法。解决了液压系统非有限时间收敛问题，使得跟踪误差在有限时间内收敛到0。首先，运用终端滑模控制方法通过构造终端函数方式引入非线性项，设计终端滑模面来保证系统的全局鲁棒性和稳定性；其次，基于Lyapunov稳定性理论设计终端滑模控制器，保证位置跟踪误差在有限时间内收敛到0并验证其稳定性；最后，利用阀控缸系统模型以正弦信号及其衍生信号为参考信号对控制策略进行Simulink仿真，表明了终端滑模控制方法的可行性与有效性。     

盾构机推进液压系统设计与仿真分析

对盾构机推进液压系统做了详细的介绍,阐述了其系统组成及工作原理。该系统应用电液比例控制技术实现了推进力和位移的控制。通过对推进系统的仿真分析表明:采用电液比例泵和比例减压阀的控制策略,满足了系统的推进速度和压力要求。     

Design and Verification of an Auxiliary System for High Vacuum Die Casting

Vacuum die casting is the optimal method to produce high quality aluminum alloy components.At present,there are still very few systematic studies on vacuum die casting theory and equipment design.On the basis of the existing theories of the vacuum die casting pumping and venting systems,a simplified model is established in this research.The model has an aggregate unit consisted of "vacuum pump + buffer tank" and a cylindrical container(including the shot sleeve,cavity and exhaust channel).The theoretical analysis is carried out between the cavity pressure and the pumping time under different volume models.An auxiliary system for high vacuum die casting is designed based on the above analysis.This system is composed of a vacuum control machine and a new vacuum stop valve.The machine has a human-computer control mode with "programmable logic controller(PLC) + touch screen" and a real-time monitoring function of vacuum degree for buffer tank and die cavity.The vacuum stop valve with the "compressed gas + piston rod + labyrinth groove" structure can realize the function of whole-process vacuum venting.The new system shows great advantages on vacuuming the cavity with a much faster speed by making tests on an existing die casting mold and a 250 t die casting machine.A die cavity pressure less than 10 kPa can be reached within 0.8 s in the experiment and the porosity of castings can be greatly decreased.The systematic studies on vacuum die casting theory and equipment have a great guiding significance for high vacuum die casting,and can also be applied to other high vacuum forming in related theoretical and practical research.     

High speed on/off valve control hydraulic propeller

The work-class remotely-operated-underwater-vehicles(ROVs) are mainly driven by hydraulic propulsion system,and the effeciency of hydraulic propulsion system is an important performance index of ROVs.However,the efficiency of traditional hydraulic propulsion system controlled by throttle valves is too low.Therefore,in this paper,for small and medium ROVs,a novel propulsion system with higher efficiency based on high speed on/off valve control hydraulic propeller is proposed.To solve the conflict between large flow rate and high frequency response performance,a two-stage high speed on/off valve-motor unit with large flow rate and high response speed simultaneously is developed.Through theoretical analysis,an effective fluctuation control method and a novel pulse-width-pulse-frequency-modulation(PWPFM) are introduced to solve the conflict among inherently fluctuation,valve dynamic performance and system efficiency.A simulation model is established to evaluate the system performance.To prove the advantage of system in energy saving,and test the dynamic control performance of high speed on/off valve control propeller,a test setup is developed and a series of comparative experiments is completed.The smimulation and experiment results show that the two-stage high speed on/off valve has an excellent dynamic response performance,and can be used to realize high accuracy speed control.The experiment results prove that the new propulsion system has much more advantages than the traditional throttle speed regulation system in energy saving.The lowest efficiency is more than 40%.The application results on a ROV indicate that the high speed on/off valve control propeller system has good dynamic and steady-state control performances.Its transient time is only about 1 s-1.5 s,and steady-state error is less than 5%.Meanwhile,the speed fluctuation is small,and the smooth propeller speed control effect is obtained.On the premise of good propeller speed control performance,the proposed high speed on/off valve control propeller can improve the effeciency of ROV propulsion system significantly,and provides another attractive ROV propulsion system choice for engineers.