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...     

轧机辅助液压动力单元节能分析研究

节能技术研究是当今世界发展的一个重要方向,尤其是液压系统的节能设计更具有十分重要的意义。以五机架冷连轧机辅助液压设备系统为研究对象,给出了比例压力和流量阀系统、负载敏感变量泵系统和伺服电机泵控系统三种动力单元模式,然后基于液压仿真软件AMESim建立了这三种动力单元的仿真模型,分析了三种动力单元模式下冷轧机升降、传送及压辊过程的工作功率和系统能耗。仿真结果显示,伺服电机泵控系统的能耗最低,相对节能效果最好。     

盾构推进液压系统节能技术分析与验证

为解决盾构推进液压系统能耗高的问题,以常见的"泵控调速+阀控调压"与"阀控调速+阀控调压"两种控制系统为研究对象,对其工作原理进行详细地说明;通过理论和仿真对比分析两种推进系统的节能效果,得出"泵控调速+阀控调压"推进系统相对于"阀控调速+阀控调压"的节能比达到30％ ～40％,其推进系统节能效果更明显;最后通过工程应...     

伺服电机双泵驱动动臂能耗特性实验研究

传统的伺服电机驱动单变排量泵系统的稳定性较差，同时因其节流损失大，会引起系统的能耗过高，针对这些问题，对37 t液压挖掘机动臂差动缸系统的动臂能耗特性进行了研究。首先，根据双泵驱动动臂控制的工作原理，给出了“伺服电机和双定排量液压泵相结合，共同驱动动臂差动缸系统”的方案，推导出了差动缸的数学模型，利用UG软件建立了液压挖掘机的三维机械模型；然后，进一步在仿真软件SimulationX中，建立了37 t液压挖掘机动臂系统的仿真模型；最后，对变转速伺服定量泵直控差动缸系统的位置、速度控制特性以及能耗特性进行了仿真研究；为了验证上述仿真模型的有效性，搭建试验样机进行了实验，并将所得的实验结果与模型仿真结果进行对比分析。实验结果表明：在空载工况和带载工况下，动臂差动缸输出能耗分别降低了约40%和44%;与空载工况相比较而言，带载工况下的提升阶段，动臂运行时间缩短了1 s,下放阶段延长了0.5 s,整个工作周期时间减少了0.5 s。研究结果表明：系统的能耗与运行特性符合预期结果。     

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。     

用快速电磁球阀控制的泵控闭式舵机液压系统

目前 ,我国建造的水面舰船大多采用电动液压舵机。按控制方式可分为阀控液压缸舵机 (即开式液压系统 )及泵控液压缸舵机 (即闭式液压系统 )。小型船舶的液压舵机均采用简单的阀控开式液压系统 ,而大中型船舶的液压舵机大多数采用泵控闭式液压系统。本文介绍一种用快速电磁球阀控制液压泵输出液流方向的闭式舵机液压系统。1　系统组成及工作原理系统组成及工作原理见图 1、图 2。1 .快速电磁球阀　 2 .控制泵　 3.补油泵4.主液压泵　 5.驱动电机　 6.过滤器7、1 2 .溢流阀　 8.三位二通液压阀　 9.舵机专用阀1 0 .液压缸组件　 1 1 .单向阀图…     

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。     

泵控伺服液压驱动系统动态性能分析及试验研究

基于伺服电机-定量泵的泵控伺服液压驱动系统是目前电液驱动技术发展的一个新方向,它具有结构简单、节能、高效、抗污染能力强等优点,但其动态性能却始终受到人们的质疑.该文分析了该系统的工作原理,搭建了泵控伺服液压实验台,建立了系统的数学模型并进行了系统动态响应的数值模拟研究.数值模拟表明,实验系统的响应时间为0.3s左右.分析了提高系统动态性能的措施,主要是:选用转动惯量小的电动机和油泵、增大液压缸有效面积以及尽量避免使用软管和液压油混入空气.数值模拟和实验结果比较吻合,阶跃响应时间误差不超过5.5％,验证了数学模型和仿真结果的正确性.     

工程机械臂新型液压驱动技术研究与仿真

针对工程机械臂大功率驱动的特点,设计出一种基于高速开关阀先导控制插装阀的阀控缸电液位置控制系统。利用AMESim软件建立其液压系统模型,采用PID控制和基于5点开关思想的脉宽调制(PWM)策略,对工程机械臂液压位置控制进行仿真研究。结果表明,这种新型液压驱动系统具有较强的自适应性,位置跟随精度高,能够实现大流量的数字控制,驱动液压缸的工作流量可达215L/min,符合工程机械臂驱动控制的技术要求。     

液压作动系统阀泵联合控制技术研究

液压作动系统在向高压化及大功率方向的发展过程中,经历了很多发展阶段,在当前数字伺服快速发展的阶段里,阀泵联合控制技术得到了发展与应用。该文介绍了阀泵联合控制技术的技术原理,分析了其技术特点,提出了关键技术。阀泵联合控制技术结合了阀控与泵控两种控制方式,兼顾了液压作动系统的响应及效率,应用领域广阔。     

进出口独立控制液压挖掘机回转系统运行特性*

传统液压挖掘机回转系统是由单自由度的四边联动的多路阀控制,导致其可控性较差,能耗较大。针对这一问题,提出采用泵阀复合、压力流量匹配的进出口独立的回路原理,控制液压挖掘机回转系统,液压马达两腔的压力和流量可以根据不同的工况进行独立调节。建立液压挖掘机回转系统机械结构多体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机对所提出系统的可行性进行验证,针对回转系统大惯性的特点,分别对启动阶段和制动阶段制定相应的控制策略,仿真结果表明系统运行平稳。在此基础上,进一步构建基于上述原理的试验系统,并与LUDV系统试验结果进行对比,试验结果表明采用泵阀复合进出口独立控制方法能耗降低25.5%~35.6%,阀口压力损失减小50%,显著抑制上车摆动现象。     

液压挖掘机能量回收与利用系统的研究进展

随着非道路移动机械用柴油机日益严苛的节能减排国家标准发布,作为混合动力液压挖掘机的关键研究技术,动臂势能与回转制动能量回收与利用系统的研究已成为各大工程机械厂家及该领域专家关注的热点。在归纳国内外液压挖掘机各种动臂势能、回转制动能量回收与利用系统的组成、工作原理、性能特点及应用等方面的基础上,对能量回收与利用系统存在的主要问题及其发展趋势进行讨论,为相关行业技术人员了解国内外液压挖掘机能量回收与利用系统的研究现状,研发高效能量回收与利用系统提供技术参考。     

基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用研究

为提高液压挖掘机的能量使用效率, 提出了一种基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用系统。分析了平衡系统的工作原理, 通过建立平衡系统的动臂下降速度控制数学模型, 分析了平衡单元的加入对液压固有频率和阻尼比的影响。建立了系统的AMESim仿真模型, 分析了不同的管道容腔体积、蓄能器充气压力和蓄能器体积对动臂下降速度稳定性及动态响应特性的影响, 从而确定平衡单元关键参数的合理取值范围;以某型号1.5 t型的挖掘机为研究对象, 搭建了动臂势能回收试验平台, 验证平衡系统的节能效率。结果表明:该方案在标准工况下的节能效率为21%, 能量回收效率为58.2%。     

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。     

泵阀并联进出口独立系统特性

为结合阀控系统响应快和泵控系统能效高的优点,并减少传统四边联动阀带来的节流损失,提出一种泵阀并联进出口独立控制系统方案,应用于某6 t液压挖掘机动臂及斗杆系统。建立多学科联合仿真模型,设计泵阀协同驱动控制策略,研究了阀控单元与泵控单元输出功率比对系统特性的影响,并应用泵控单元消除了多执行器载荷差异带来的节流损失,对比分析传统进出口独立控制系统与所提系统的运行特性和能耗特性。仿真结果表明,增大阀控单元输出功率占比,可提高系统动态响应;增大泵控单元输出功率占比,可有效减少系统能耗。与传统进出口独立控制系统相比,该系统可减小节流损失90%,降低系统能耗41%,并改善重载执行器响应滞后现象。     

液气储能双缸驱动大型液压挖掘机动臂节能特性研究

液压挖掘机工作过程中存在大量的重力势能浪费,严重影响整机能效并造成大的排放污染。针对双液压缸驱动动臂的大型液压挖掘机,提出采用双液气储能液压缸驱动液压挖掘机动臂、集成驱动与势能回收一体化原理,降低机器作业能耗和排放。将原双腔液压缸改为集成有储能腔的三腔液压缸,储能腔与液压蓄能器直接连通,通过液压蓄能器初始充液压力平衡工作装置自重,直接回收利用工作装置重力势能。根据36 t大型液压挖掘机作业特点和重力势能变化情况,设计出液压缸和液压蓄能器的参数。进一步建立数字化样机,通过对液气储能驱动系统进行仿真研究,对液压泵输出流量和控制阀的阀口参数重新匹配,修改了与回转复合动作的合流控制策略,并初步验证了液气储能驱动系统的节能效果。在此基础上构建了试验样机,90°标准装车作业循环测试表明,与同型号液压挖掘机相比,在满足同样挖掘力的情况下,整机工作效率提升20.7%,燃油消耗降低17.1%,如按每天作业8 h计算,单台车每天可节约燃油达47 L,减少二氧化碳排放123.6 kg。     

Development of integrated controller for a compound hybrid excavator

This paper presents an integrated control algorithm for a compound hybrid excavator. Both conventional hydraulic excavator and compound hybrid excavator models are developed to compute fuel consumption. The excavator simulation models, which consist of engine, pump and electric components have been validated with test data. To design the hybrid system’s integrated control algorithm which determines the output power of two motor/generators and ultra capacitor, a rule-based control algorithm to improve fuel economy is proposed. Simulation studies have been conducted for a typical digging process to investigate the performance of the proposed rulebased controller. Simulation results show that 26% reduction of fuel consumption can be obtained using the proposed controller to the compound hybrid excavator compared to the conventional hydraulic excavator.     

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。     

正流量液压挖掘机动臂回路流量特性分析

针对液压挖掘机动臂在下降过程中重力势能利用率低的问题,对挖掘机动臂机构和液压系统进行了理论分析,分别建立了液压挖掘机动臂在下降过程中的机构运动学模型和液压回路的数学模型。采用AMESim软件建立了动臂机构运动与液压回路的仿真模型,分析主泵-多路阀-负载的正流量控制参数。并通过遗传算法优化节流阀通径,得出两组节流阀通径最优值。     

泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。