高空作业平台臂架双向平衡阀系统的建模与研究

为实现高空作业平台上臂举升过程中正、负向负载间的平稳切换,该文开展双向平衡阀系统的建模分析和稳态控制压力研究,基于AMESim下的参数化仿真,研究负载、供给流量等稳态输入量变化对阀控制压力的影响,同时对结构参数变化时阀动特性响应性能进行分析,为双向平衡阀回路的设计和开发提供了参考。     

基于介质变黏–弹特征的深海柱塞泵压力控制特性

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度–变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4°、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4°、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6°、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度–刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6°、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明:变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度–刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0～1 000 m、1 000～7 000 m两海层下泵压力控制系统可分别视作变黏度–动刚度系统、变黏度–定刚度系统。最后,通过模拟变深环境下泵的动静性能试验,验证了上述理论分析结果的合理性和有效性。     

变深下环境适应性液压源的性能研究

因变量泵具有良好的节能和高精度控制特性,成为深海探测中重要的液压动力源。现有深海液压源多借助高压模拟舱内反复试验来定型,存在耗时多、研制成本高等问题。提出一种深水环境适应性变量泵,采用环境自适应性检测方法和控制原理以满足深海工况要求。基于变深环境和油液介质模型,分析了该泵的控制特性及稳定性。结果表明,泵的相对出油压力和输出流量与各自的输入控制信号成比例关系,并不受水深环境的影响,同时指出控制系统的幅值裕度和相位裕度随水深增加而增加,且浅深下0~1000 m更为显著。高压模拟舱下的测试结果与前述理论分析结果相吻合。     

基于变深环境模型的油液黏度特性变化规律研究

针对变深环境下油液黏度随温度、压力等环境参数的改变而变化的问题,建立变深下以环境压力、海水温度为环境特征参数的变深环境模型。采用"模态方程"推导油液黏度变化规律模型,通过对ISO VG 32与ISO VG 46理论结果进行误差分析,得到其最大误差分别为6.9%、8.4%,验证了该模型的合理有效性。基于上述模型提出以水深为自变量的油液黏度理论分析模型,揭示出随下潜深度的增加油液黏度依次呈快速增加、过渡调整、稳定增加的三段式动态变化规律。变深环境下油液黏度特性变化规律为水下液压介质的择选及变深液压设备的性能分析奠定了理论基础。     

作业平台输入-输出匹配性对调平性能的影响研究

为提高工作平台调平系统的精度,对调平机构与变幅机构间的速度匹配规律进行了研究。提出以变幅输出角速度和调平输出角速度为比值的匹配性系数,给出以该系数为依据的衡量作业平台输入-输出匹配性好坏的匹配性准则。建立了高空作业车机电液虚拟样机模型,分别分析了平台调平系统与下臂变幅机构以及上臂变幅机构之间的匹配规律。结果表明:匹配性系数越接近于1,匹配程度越高。臂架启动阶段,匹配性系数接近1的速度越快,平台倾角越小;臂架举升阶段,匹配性系数的变化趋势与平台倾角变化趋势一致。验证了依匹配性系数为依据的匹配性准则的合理性和有效性,为评价调平系统的动态性能的优劣提供了一种有效方法。     

蓄能器对高空作业平台调平系统的性能影响

鉴于高空作业平台对调平系统作业平稳性、可靠性及高精度的迫切需求,研究了蓄能器对调平系统压力冲击及压力波动的影响规律,旨在为优化调平系统性能提供参考依据。首先,通过基于蓄能器吸振的调平系统简化模型,理论分析了蓄能器主要参数对蓄能器性能的影响,进而分析了压力冲击及压力波动的作用机理;其次,结合蓄能器作用下的调平系统仿真模型,研究蓄能器对调平系统动态稳定性的影响规律。理论分析与仿真结果均表明:合理配置蓄能器并选择其主要参数,能够使蓄能器对压力波动和压力冲击的抑制效果最大化,有效提高调平系统性能。     

深海环境下电液比例阀的动态特性仿真研究

在海洋环境下随着海洋深度的增加,环境压力随之增加,导致在深海环境工作的液压源的液压油阻尼系数(黏度)增加,严重影响比例控制的控制特性。基于深海环境,建立电液比例阀的理论模型,通过Matlab/Simulink对系统仿真,研究随着阻尼系数的增加,PID控制中比例系数Kp对系统调整时间的影响。仿真结果表明高阻尼系数下,PID控制中比例系数Kp的值应适当大一点,以改善在高阻尼系数或深海条件下的系统动态特性,而在低阻尼系数或浅海条件下应该减小Kp的值。分析结果为深海环境下PID控制的设计提供参考。     

夜间摊铺

随着道路越来越拥堵，因道路建设和摊铺而对车道进行日间封闭所带来的用户成本也急剧增加。更多地在夜间非高峰时段进行摊铺作业，是降低与交通延误有关用户成本的解决方案之一。然而，夜间摊铺向安全高效施工提出了新挑战。     

深海液压缸活塞杆密封仿真分析

为分析深海环境下液压缸活塞杆Y形圈的密封性能,利用ANSYS软件建立Y形圈的仿真模型,分析不同工作状态下活塞杆Y形圈的密封应力.结果表明:由海面下潜至深海5 km过程中,安装、活塞杆外伸和收回3个工作状态下,最大von Mises应力基本不变、最大接触应力最大增幅约37％;增大压缩率,最大接触应力均减小、最大von Mises应力变化不一致.按照现有标准设计的液压缸活塞杆Y形圈密封结构能够满足深海密封的要求.     

深海环境下油液密度特性变化规律研究

针对深海环境下油液密度随下潜深度变化的问题,建立深海环境压力和温度模型,考虑含气率的影响分别建立纯油液密度模型和气-液两相等效密度模型,以VG32和VG64液压油实验数据对模型进行误差分析,得到其最大误差分别为0.32%、0.11%,验证了模型的可行性。综合上述模型,建立以水深为变量的等效密度模型,研究深海环境下液压介质密度的变化规律。结果表明:随水深的增加,气-液两相油液模型的等效密度较纯液压油模型的变化相对滞后,但进入深海3 000 m以下后,两者相差很小,可以用纯液压油密度近似替代两相介质的密度;深海环境下随水深增加,油液等效密度呈现迅速增加、缓慢过渡、平稳增长的变化规律。具体表现为:在浅海层(460 m),海水温度对密度变化起主导作用,等效密度随水深增加急剧增长;在中海层(460～1300 m),温度主导作用减弱,等效密度增幅变缓;在深海层(1 300 m),海水压力取代温度成为影响密度的主要因素,密度增长趋于平稳。