挖掘机斗杆速度位置复合控制策略

随着工程机械智能化发展和作业质量要求的提高,工程机械的执行器不仅要满足输出力的要求,还要满足位置的要求。根据进出口独立控制和泵阀复合控制原理,提出一种挖掘机斗杆速度位置复合控制策略,使斗杆按照预期轨迹运行至目标位置。在一台采用进出口独立系统的6t挖掘机上建立实验平台进行试验研究,试验结果表明：提出的控制策略是可行的。本研究可以为工程机械的自动化运行提供一定的参考。     

液气复合驱动液压挖掘机动臂运行特性及能效

液压挖掘机作业中,大质量动臂举升储存的势能经液压阀口节流转化为热能耗散,不仅浪费能源,还使液压油温度升高,需附加冷却系统降温,增加了机器的成本和复杂性。为解决上述问题,在原有负载敏感驱动回路的基础上,提出基于三腔液压缸的工作装置自重液气平衡势能回收利用方法,三腔液压缸中一个油腔与液压蓄能器直接连通,存储利用工作装置的势能。研究中,首先根据前期的仿真结果,建立了基于三腔液压缸的液压挖掘机测试样机,通过试验,分析对比了分别采用两腔液压缸和三腔液压缸驱动动臂的运行特性与能效特性,测试结果表明,增加液气储能容腔后,提高了系统运行的平稳性,动臂运行过程中的能耗降低48.5%,峰值功率降低64.7%,节能效果显著。新的方法也同样适用于各类液压缸驱动的重载举升装置。     

轴向柱塞泵配流盘非死点过渡区特性优化

针对三配流窗口非对称轴向柱塞泵在非死点过渡区配流转换产生较大的流量和压力冲击问题,提出一种采用额外油道将非死点过渡区高压油预泄至上死点过渡区的新型配流盘结构,不仅可降低流量脉动和压力冲击,而且过渡区高压油液得到再利用,提高液压泵能效。首先设计新型配流盘结构,理论分析了新型配流盘工作原理,并建立基于新型配流盘的非对称轴向柱塞泵仿真模型,分析油道半径和分布位置对轴向柱塞泵流量脉动的影响,研究不同负载情况下新型配流盘结构的有效性。结果表明：该方案能对非死点过渡区柱塞起到预降压作用,对上死点过渡区柱塞起到预升压作用;当油孔半径为065 mm,分布位置为8°和88°时,轴向柱塞泵性能最优。     

闭式泵控液气储能重载举升机构特性研究

采用变转速泵控缸闭式系统的重载举升机构,在超越负载工况下,若不采用制动电阻或能量回收装置,系统将由于电机不能支撑反向负载而失控。但制动电阻消耗电机的发电能量,降低系统能效,增加系统散热负担。针对上述问题,提出一种基于液气储能的重载举升机构闭式泵控三腔液压缸系统,并将其应用于液压挖掘机动臂。液压泵与三腔液压缸的无杆腔和有杆腔连接,控制动臂运行;配重腔与蓄能器连接平衡挖掘机执行机构的重量,直接回收利用执行机构的势能。研究中,首先确定三腔液压缸和蓄能器的参数,然后设计系统的控制策略,最后构建闭式泵控三腔液压缸的挖掘机动臂试验系统,验证系统的可行性。试验结果表明,合理设置蓄能器的压力,不仅可以实现动臂势能的直接回收利用,而且可以使电机始终处于电动状态,提高系统的可控性和能量效率,与负载敏感控制的三腔液压缸系统相比,液压泵输出能量降低27.2%。     

储能液压缸协同驱动重型机械臂系统研究与优化

针对采用储能液压缸协同驱动重型机械臂升降来实现重力势能回收和利用的方法,研究了不同储能缸与驱动缸无杆腔面积比对系统节能效果的影响。分析了储能缸协同驱动回路控制动臂升降的工作原理,建立了系统的数学模型;以76 t液压挖掘机为例,在Simulation X中构建了整机的多学科联合仿真模型,并通过试验验证了模型的准确性。依据此模型对液压挖掘机空载和带载工况下,储能缸与驱动缸无杆腔面积比对系统能耗特性的影响进行优化仿真研究。仿真结果表明：在相同的工作周期,优化后储能缸协同驱动系统的液压泵输出能量约为732.0 kJ,较改进前节省能量约253.8 kJ,节能率由27.2%提高至46%,实现了节能效果的提高。     

液电混合驱动液压挖掘机动臂特性及能效研究

液压挖掘机作业时,动臂频繁升降,举升过程中工作装置集聚的大容量重力势能,在下降时经控制阀转换为热能耗散掉,不仅造成非常大的能量损失,也使油液温度快速升高,需附加额外的冷却装置进行散热,油温的升高也常常引发液压系统故障。为此,提出电动缸为主、液压缸-蓄能器组合为辅的液电混合动臂驱动解决方案。动臂下降时,工作装置的重力势能转化为液压能存储在蓄能器中;动臂举升时,存储在蓄能器的液压能驱动液压缸辅助电动缸驱动动臂,电动缸仅需驱动惯性载荷和物料重力。在研究中,建立了液电混合驱动动臂的试验样机,对其运行特性和能效特性进行了试验测试。结果表明,较无重力势能回收的进出口独立控制系统,相同工况下,液电混合驱动方式降低能耗达72.7%,显著提升了挖掘机动臂举升系统的能量效率。     

建设科技强国——流体传动与控制课程思政“全链条”教学模式

思想政治理论课是落实立德树人根本任务的关键课程,传统先验知识传授在一定程度上成为制约新技术和思想发展的掣肘。流体传动与控制技术课程是机械专业核心基础课程,世界科技竞争、中国科技强国建设等多重背景为流体传动与控制技术教学提供新机遇也赋予新使命。该研究提出以建设科技强国为教学目标的课程思政“全链条”教学新模式:运用显性与隐性教育法相结合,以全员、全程、全方位参与的教育体系,融合真善美、知情意、点线面、赛创研的教学理念,挖掘背景精准、专业课程精准、图表精准、公式精准、应用精准的思政元素,如同车轮链条紧密结合、环环相扣、驱动向前。助力培养具有“科技素养、爱国情怀、专业知识”的高科技专业人才,为建设科技强国提供支持。     

液压挖掘机动臂自重液-气储能平衡方法研究

液压挖掘机在作业中,动臂将高频次大范围举升和下降,现有挖掘机无能量回收装置,大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量,对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究,在此基础上,提出采用三腔液压缸直接转换利用挖掘机重力势能的系统原理。三腔液压缸是在原两腔液压缸基础上,将双腔液压缸无杆腔分为两个容腔而构成,其中一个容腔与蓄能器连接,称为配重腔,设置蓄能器压力与动臂自重基本平衡。研究中,首先建立动臂驱动系统的能耗数学模型,分析系统的能量特性;然后以20 t挖掘机为例,建立整机的机电液联合仿真模型,分析对比分别采用双腔液压缸系统和三腔液压缸系统,动臂的运行特性和能耗特性;进一步构建试验测试平台,验证所提系统的可行性和节能效果。结果表明,新系统较双腔液压缸驱动系统,重力势能回收利用率达68%,节能效果显著,该方法也完全适用于各种类型的液压举升机构。     

大型矿用液压挖掘机动臂运行及能效特性

作为大型矿用液压挖掘机的主要工作装置,重型机械臂在作业中主要做往复循环运动,下降过程中所具有的动势能会因控制阀口的节流效应转化为热能损失掉,该部分能量占发动机输出能量的20％以上,造成巨大能量浪费和废气排放.针对以上问题,提出在原双液压缸动臂驱动系统的基础上增设一个与液压蓄能器相连的独立储能液压缸,实现对重载机械臂动势...     

基于蓄能器的动臂势能回收系统仿真研究

液压挖掘机一直以来都存在能量利用率不高的问题,在动臂下降过程中,动臂势能大部分通过液压系统转换成热能浪费掉。研究了一种以蓄能器为储能元件的动臂势能回收系统,分析了其工作原理,建立了挖掘机工作装置的Simulation X多体动力学仿真模型进行仿真研究,并讨论了蓄能器参数对能量回收效果的影响。仿真结果表明,该系统能够实现动臂势能回收,达到了较好的节能效果。