新型高性能动圈式电液比例阀及其性能

动铁式比例电磁铁作为电液比例阀的电机械转换器,其电磁力本身对铁心位移是非恒定的,其恒定化是研究人员研究的重点之一,并因为铁心的存在导致其线圈电感很大,不利于提高电路的响应速度。为研制高性能电液比例阀/电液伺服比例阀,在前期完成了研究动圈式比例电磁铁及其相关理论的基础上,研制出高性能动圈式比例电磁铁样机,提出了利用动圈式比例电磁铁组成电液比例阀的结构方案,分析具有所提结构的电液比例阀的主要性能,提出了相应的动静态性能试验研究方案,并对这种结构方案进行试验研究。研究结果表明,利用所研制的动圈式比例电磁铁组成比例阀的方案具有动静态性能高的优点,所研制的比例电磁铁静态具有非常好的恒力特性,开环情况下被控阀芯位移对100%输入信号的阶跃响应时间不超过15 ms。研究结果对研制高性能电液伺服比例阀具有积极意义。     

流量反馈型电液比例方向阀动静态特性研究

针对现有电液比例控制技术中内反馈阀结构复杂,制造难度大,控制精度低,而采用电反馈阀成本高,难以满足普通用户需求,且二者在机械结构上不兼容,为设计制造带来不便等问题。突破传统原理,创造性地将位移-流量反馈原理应用到三位四通比例方向阀,构造开环可工作的比例方向阀,在此基础上进一步增设电子闭环通道,用前馈控制器消除内反馈与电闭环之间的耦合。研究中,根据阀的结构及工作原理建立完整数学模型,通过合理假设将其动态模型简化为一阶线性系统并进行理论分析;进一步在SimulationX仿真平台上建立阀的多学科模型,分别对阀处于内反馈和电闭环两种工作模式下的动静态特性进行仿真研究,通过数字仿真确定出阀的主要结构参数,制造出样机,在试验台上对物理样机的基本特性进行测试,验证仿真结果的正确性,表明新原理阀具有较好的动静态性能。     

插装式电闭环比例节流阀的特性研究

比例节流阀是电液比例控制技术的核心元件,以结构简单、成本低、稳定性好等优点,广泛应用于工业生产中.设计一种比例节流阀,并介绍其结构和原理,借助SimulationX,对其进行建模与仿真分析,确定了阀的主要结构参数.仿真结果表明,该阀具有好的控制精度和动态特性,应用于负载变化不大的场合比较经济.     

基于ADAMS和AMEsim的装载机联合仿真

针对ZL50型装载机液压系统的节能改造,建立机械模型,并进行联合仿真。在ADAMS中构造ZL50型装载机的机械模型,添加约束副。在AMEsim中构造出ZL50型装载机改造后的液压系统,最终实现液压和机械系统的联合仿真,准确地模拟出ZL50型装载机的真实工作情况。     

矿用电铲整机运行特性联合仿真研究

以实现矿用电铲挖掘轨迹的智能化控制、充分认识电铲整机运行特性为目的,在考虑电机加减速过程的基础上,建立了以时间为历程,由提升速度和推压速度直接决定的电铲齿尖轨迹方程.基于所建立的轨迹方程,分析了电铲斗杆与铲斗的受力状况,并确定了提升力、推压力、切削层厚度及挖掘物料体积的计算方法,基于SimulationX软件搭建了电铲整机机电联合仿真模型,并利用仿真模型对电铲整个工作循环过程进行了仿真研究,得到电铲工作过程中的提升力、推压力、斗杆转速、转角、各驱动电机功率等关键参数的变化曲线,为进一步研究电铲整机的负载与能耗特性,实现电铲的智能化控制提供了参考.     

泵阀复合驱动执行器速度/位置控制方法

针对液压升船机、多自由度试验平台、长行程单出杆液压缸控制系统高性能和高效能的要求,结合阀控回路的高性能和泵控回路的高效能特点,采用阀控开式回路和泵控闭式回路并联驱动新回路。该回路兼顾效能和性能,但侧重于保持性能。为提高新回路运行过程中的平稳性及带负载的控制精度等性能,提出带有负载补偿量的速度/位置复合控制策略,确定负载补偿计算模型和速度前馈控制计算模型。仿真结果表明:采用该控制策略,可以实现速度和位置的同时控制,并且在不同负载下可以获得较好的控制性能。     

四配流窗口轴向柱塞马达机液耦合仿真分析

针对工程机械回转机构能耗大的问题,分析了四配流窗口轴向柱塞液压马达实现回转执行机构能量回收方法的原理。物理样机实验对泄漏和内部接触应力研究存在一定困难,且样机试制成本高、周期较长。鉴于以上情况,提出一种机液耦合仿真分析实验方法。通过AMESim和RecurDyn共同联合搭建仿真平台,得到四配流窗口轴向柱塞马达对应于不同工况下柱塞副、滑靴副间的的瞬态应力应变。仿真结果表明,四配流窗口轴向柱塞马达结构设计合理,并验证了联合仿真方法的可行性,为后续结构改进优化提供参考依据。     

泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统特性

阀控液压系统动态响应快、功率密度大,但存在较大节流损失,无法解决多执行器系统载荷差异带来的节流损失;泵控非对称液压缸系统消除了节流损失,但需进行流量补偿,同时泵控多执行器系统装机功率和成本过高。针对上述问题,提出一种泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统,并将其应用于某大型液压挖掘机斗杆系统。首先在SimulationX中构建了机电液联合仿真模型,通过与斗杆空载试验结果对比,验证了模型的准确性,然后设计了系统控制策略,最后通过仿真分析了不同控制系统斗杆运行特性和能耗特性。仿真结果表明,与电液流量匹配控制系统相比,该系统改善了斗杆运行平稳性,同时降低系统能耗达63.3%,并具备能量回收的潜力。     

基于CFD方法的某液压系统耦合仿真

采用计算流体力学(computer fluid dynamic,简称CFD)和液压系统耦合的仿真方法,完成同时包含限压阀内气穴现象以及整个液压系统的在线耦合研究。研究过程、限压阀内气穴现象以及阀的动态运动,用CFD商业软件FLUENT进行仿真计算和流场可视化研究,而系统其他部分的计算运用一维特征法,采用软件MATLAB的SIMULINK模块来实现。在线耦合仿真用两台并行运算个人计算机来实现,仿真中必要的信号文件通过TCP/IP传输。耦合仿真的计算结果充分证实了所应用耦合原理的可行性和有效性。     

泵控非对称液压缸系统能效特性对比研究

以现有对称泵控非对称缸系统和新型三油口泵控非对称缸系统为对象,对四象限工况下两种系统的能效特性进行了对比研究。介绍了两种系统的工作原理,对系统能效进行了理论分析,进一步在Simulation X软件中进行了仿真研究,并讨论了负载力大小对系统能效的影响。仿真结果表明,与对称泵控系统相比,三油口泵控系统第Ⅰ象限内,可提高系统能量效率7.6％,减少系统能量损失66％;第Ⅲ象限内,可提高系统能量效率21.2％,减少能量损失86.4％,因此具有更好的能效特性,节能效果显著。