变转速非对称泵直驱液压挖掘机斗杆试验研究

由于结构紧凑,易于并行驱动多执行器等优点,阀控液压缸系统被广泛应用于工业和工程自动化装备,存在问题是节流损失大,能量效率低。为了降低液压系统能耗,有效的方法是采用直接泵控技术,消除节流损失。但传统进出口流量对称型液压泵驱动非对称液压缸系统,需要附加复杂的回路补偿非对称液压缸面积差,并且当液压缸负载方向频繁变化时,控制腔交替变化,液压缸运行平稳性差。针对上述问题,提出一种能够匹配非对称液压缸面积差的非对称泵控缸闭式系统方案,并将其应用于控制具有四象限工作特性的液压挖掘机斗杆。为了验证新提出方案的可行性,在前期仿真研究基础上,构建非对称泵控液压挖掘机斗杆试验系统,对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行研究。测试结果表明,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,与采用泵阀复合进出口独立控制系统相比,一个工作循环降低能耗达57.0%。     

液压挖掘机斗杆的设计

参考各种类型挖掘机的尺寸参数,对斗容为1.7 m~3的挖掘机斗杆进行了设计,确定斗杆的各项尺寸参数。选择斗杆可能承受的最大载荷,即最危险工况作为计算工况,利用理论公式计算出斗杆每个铰接点的受力情况,然后在Solid Works软件中对挖掘机斗杆进行三维建模,并利用Workbench软件进行有限元强度分析,得到斗杆的应力和应变云图,验证了设计的斗杆能满足静强度要求。     

液压挖掘机斗杆疲劳寿命评估

分析了液压挖掘机斗杆的焊接结构,采用英国钢结构疲劳设计与评估标准BS7608对斗杆进行了焊接疲劳寿命评估.评估结果表明,斗杆与动臂铰接的孔系处焊接疲劳寿命最短,与实际情况相符合,其余评估点基本满足设计要求.     

大型正铲液压挖掘机斗杆升降回路及特性

在设计目前国内斗容和机重最大的矿用液压挖掘机液压控制系统中,为减小使用成本,采用交流电动机驱动变量液压泵组作为动力源。为满足工作效率要求,斗杆举升过程采用四台液压泵供油,通过四组比例多路阀(主控阀)阀外合流来满足斗杆的速度要求,为降低能耗,提出在斗杆下降过程依靠自重和专用的比例节流阀进行流量再生的控制方法,加快斗杆下降速度,提高系统工作效率。分析斗杆采用流量再生方法下降的前提条件,对斗杆液压缸在一个工作循环内的压力变化进行机电液一体化的联合仿真研究,按照仿真确定的参数设计并制造样机,试验测试表明,挖掘机加载最大试验负载25 kN时,所设计的液压控制系统可以满足斗杆满载举升所需要的压力及速度要求,斗杆下降采用流量再生方法后,下降时间由32 s缩短至18 s,下降速度明显加快,且下降结束阶段无液压冲击。通过试验,验证了挖掘机液压控制方案的正确性,为今后国内设计和制造更大型的液压挖掘机积累了数据和经验。     

挖掘机斗杆模拟加载试验研究

为了研究挖掘机斗杆的动态应力应变特性,设计并制造加工了工装台,利用实际工况下的现场实测油缸的数据导入有限元模型获得斗杆与挖斗铰点处垂直和水平等效载荷历程;利用电液伺服疲劳试验台,对固定在工装台上的斗杆进行工装台模拟加载测试,获得应力应变状态响应历程;分析对比了挖土工况下工装台模拟加载测试、现场实测和有限元仿真3种方法所得数据,说明了工装台模拟加载测试试验方案的可行性和正确性;为后续疲劳分析奠定了试验基础。     

轮胎式挖掘机斗杆断裂力学分析

通过对WYL-4．0型轮胎式液压挖掘机斗杆断裂受力分析,得出发生失效断裂的主要原因不在材质和结构,而与非正常使用有一定关系。因此,在安全范围内正确使用和维护挖掘机非常重要。     

直驱泵控三腔液压缸挖掘机动臂节能研究

针对液压挖掘机动臂系统举升时峰值功率大、下降时重力势能转换为热能浪费等情况,提出直驱泵控三腔液压缸动臂节能系统。该系统采用柱塞缸与活塞缸结合形成的三腔液压缸,通过伺服电机驱动定量泵控制A,B腔,C腔与蓄能器相接进行存储释放势能,并对蓄能器不同初始压力下对系统能耗进行分析。同时增设逆变器、电容等对马达工况回馈的能量进行电气式能量回收。MATLAB/Simulink建立直驱泵控三腔液压缸节能系统模型。在仅动臂升降工况下进行仿真,结果表明,相比直驱泵控差动缸,提出的节能系统可降低峰值功率36.64%和节能40.24%,实现高效的势能回收,取得良好的节能效果,同时系统运行速度最大误差减小了23%,进一步提高了系统运行平稳性。     

挖掘机斗杆缸活塞杆自动伸出的原因

1台SC220型挖掘机工作1000h后,出现斗杆缸工作无力、速度缓慢、活塞杆自动伸出现象。当活塞杆全部伸出后,发动机即“憋车”熄火,且主泵有异响。     

阀控非对称缸电液伺服系统控制策略研究

为克服阀控非对称液压缸电液伺服系统的本质非线性,改善系统的动态性能,根据液压缸活塞杆的不同运动方向分别给出相应的三维模糊控制器来控制该系统,在实验中使用压力反馈的方法来提高系统的阻尼比,实验表明这种方法不仅有效地解决了系统的不对称性,而且顾系统的动态性能。     

挖掘机斗杆缸活塞杆无法仲出故障的排查

1。故障现象 1台现代R485LC．9T型挖掘机出现斗杆缸活塞杆可以回缩但不能伸出故障。在斗杆缸活塞杆回缩过程中,松开先导手柄后,斗杆缸仍继续回缩,直至斗杆缸活塞杆完全回缩后才停止。     

液压挖掘臂关节伺服系统非线性动态特征研究

为有效分析挖掘臂关节伺服控制系统,提高控制精度,通过机理建模分析了系统存在的非线性特性——比例阀死区、阀控非对称液压缸动态特性不对称特性、液压缸非线性摩擦力、非线性液压弹簧力及挖掘臂关节非线性动力学。通过实验验证了系统中各项非线性特性对其控制性能的影响。结果表明,以上几种非线性特性对系统动态响应均存在不利影响。     

对称四通阀控非对称液压缸伺服系统动态特性研究

对称四通阀控对称液压缸的分析结果对对称四通阀控非对称液压缸动态特性研究已不适用。在建立对称四通阀控非对称液压缸动态数学模型的基础上，利用Matlab中的Simulink构建了仿真模型，并结合具体系统对其动态特性进行了仿真研究；通过试验得到了实测阶跃响应曲线和输出位移曲线。对比分析可以看出仿真结果与试验结论基本吻合，论证了动态数学模型的正确性，同时表明计算机仿真是研究该类系统动态特性的有效途径。     

挖掘臂的液压缸摩擦模型辨识与分析

挖掘臂的液压缸摩擦力使系统动态特性恶化,对其进行有效的摩擦补偿是提高控制性能的关键。为获得液压缸的精确摩擦模型,建立了铲斗关节动力学方程,方程中分别采用了库仑摩擦、库仑+黏性摩擦及Stribeck摩擦模型。针对系统中存在的有色噪声,采用了改进的递推最小二乘法辨识未知参数。将辨识的三种摩擦模型进行对比分析表明,Stribeck摩擦模型精度最高,能很好地预测液压缸驱动力。其中,Stribeck摩擦模型的辨识误差比库仑+黏性摩擦及库仑摩擦分别减少约8%与18%。     

液压挖掘机上车结构参数与液压缸摩擦力参数辨识

在液压挖掘机上车机械臂的动力学分析基础上,提出利用液压缸平稳低速运行时的动力学特性建立与摩擦力无关的挖掘机臂动力学模型,并运用该模型通过离线辨识确定臂的结构参数。基于经典摩擦力模型建立液压缸的辨识模型,通过在线辨识实验得到了液压缸的摩擦力参数,为深入研究液压挖掘机的动力学特性、建立可靠的系统仿真模型及实现臂运动的精确控制提供了依据。     

广义脉码调制阀控制非对称缸动力特性研究

研究了一种广义脉码调制控制的非对称数字阀，利用不同编码方式可实现阀正反向节流面积比率可调，同一个阀能适应两作用腔面积比不同的非对称缸控制要求。提出了广义脉码调制编码的一般原则，与实验相结合，研究了该系统的控制策略及控制方法，得出一种对广义脉码调制液压位置伺服系统有效的控制方法。     

变排量非对称轴向柱塞泵控制性能分析

变排量非对称轴向柱塞泵直接控制非对称液压缸闭式系统具有能效高、结构紧凑等优势.针对变排量三配流窗口轴向柱塞泵存在变量阻力矩脉动大、斜盘倾角振荡频率高等问题,提出在变排量机构中增加阻尼孔以提高变排量控制性能的方案,推导了变排量控制系统的传递函数;通过AMESim仿真模型分别研究了有无阻尼孔情况下的斜盘倾角振荡、变量缸活塞...     

非对称泵控差动缸速度伺服系统特性

为解决差动缸两腔面积差引起的吸排油流量不对称问题,系统应用非对称泵的结构特点使其在运动过程中能进行自动补偿。但由于两腔面积差不是严格的比例关系以及系统存在气蚀、泄漏等非线性的影响,仍然存在差动缸伸出和收回速度不一致,动静态性能差,系统能耗大等问题。针对于此,分析非对称泵控差动缸系统四象限运行特性,建立能量传输模型,从理论上阐述能量消耗和速度的关系,并进行开环特性试验验证。进一步以差动缸速度和电动机转速的特性曲线为速度闭环控制的前馈函数,提出非线性动态前馈补偿控制策略,根据工况实时调用,将计算所得值作为电动机给定转速,对差动缸的速度进行动态补偿。仿真和试验结果表明,该控制策略有效改善差动缸伸出和收回速度动静态性能,提高了系统能量效率。     

挖掘机液压缸参数化设计及研究

通过二次开发工具UG/Open,以挖掘机工作装置中的液压缸为例,提出UG二次开发参数化设计方法.利用MFC实现UG对话框界面和后台数据库的连接,最终完成液压缸零件参数的自动提取,提高了零件的设计效率.     

轮式起重机臂用直驱式容积控制系统及其节能特性研究

介绍了一种应用于轮式起重机臂的直驱式容积控制系统,分析了在驱动竖直负载情况下该系统独特的节能优势。该系统通过使用双联泵控制非对称缸,使得非对称缸表现出对称缸的运动特性,克服了非对称缸的一些不足之处,并通过仿真和实验对所得结论进行了验证。      

电液泵控差动缸的动态控制

该文针对电液泵控差动缸系统常出现的超压、气蚀问题,提出了二位三通电磁换向阀的动态补偿控制,以平衡差动缸动态过程中流量的不对称,设计了控制系统,通过MATLAB7．6／Simulink—Simscape对系统进行了建模仿真,得出了系统在不同频率的正弦信号和阶跃信号下的位移跟踪特性曲线以及差动缸两腔压力响应曲线,并对仿真结果进行了分析。