基于AMESim的挖掘机回转液压系统仿真分析

本文以国内某公司生产的5.8t级小型液压挖掘机为样本.分析了此液压挖掘机回转液压系统原理,根据液压元件实际尺寸利用AMESim对本机采用的负载敏感液压回转系统进行建模仿真分析研究.通过仿真得出了液压马达压力起动和制动时具有较大冲击,压力波动比较大,负载敏感系统具有明显的节能效果,转动惯量对回转液压系统的主要影响.     

超大型液压挖掘机闭式回转系统惯量分析

超大型液压挖掘机应用日趋广泛,其回转系统具有时变超大惯量特性,对装载效率、节能性和操控性产生重大影响。建立了300 t超大型液压挖掘机闭式回转系统的AMESim ADMAS 联合仿真模型,研究了一个回转循环中工作装置的位置变化对回转惯量的影响,获得了回转惯量呈“U”形的变化规律,并揭示了回转惯量对回转系统压力响应的影响,为超大型液压挖掘机闭式回转系统的设计与控制提供了理论依据。     

基于二次调节技术的液压挖掘机回转系统节能仿真研究

当前传统液压挖掘机在一次工作循环中,回转过程的能量消耗约占总能量消耗的25%~40%,其中回转动能很大一部分都通过溢流阀损失,最终以热能的形式而散发掉。为此,该文基于二次调节技术构建液压挖掘机回转系统,利用仿真软件AMESim建立了整个系统的仿真模型,并根据液压挖掘机回转90度的典型工况,进行挖掘机回转制动能量回收效率的节能仿真研究,结果表明:系统总的制动能量回收效率可达到η=62.4%,在相同的工况下比普通液压挖掘机节能24.7%。与此同时,该文应用该仿真模型,对影响能量回收效率的因素进行定性研究,结果表明:随着转动惯量的增大或系统压力提高,能量回收效率η及节能效率η_s均增大;而随着蓄能器容积的增大,能量回收效率η几乎不变,节能效率η_s明显减小。     

液压挖掘机制动能量的回收系统

针对传统液压挖掘机回转系统能量损失严重的问题,提出并设计一套液压挖掘机回转制动能量回收系统。分析该系统工作原理,以及液压蓄能器的参数匹配,通过AMESim软件建立模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:该回转制动能量回收系统使挖掘机回转系统的节能效率达到50%左右,蓄能器进行能量回收的效率达到66.9%,回收能量再利用效率为50.3%,实现了节能减排的目的。     

蓄能器在液压挖掘机能量回收中的仿真研究

液压挖掘机在工作过程中存在着较大的能量损失,其原因是其转台转动惯量大且需要频繁启动和制动,故而进行能量回收方面的研究有着较为重要的意义。针对液压挖掘机回转液压系统,采用蓄能器进行能量回收,并在转台反向启动时予以释放,以实现转台制动能量的回收和再利用。同时,对液压挖掘机能量回收系统中的蓄能器参数的选择进行了分析。在此基础上对节能方法的能量回收机理进行了分析,并利用AMESim软件进行了仿真试验,结果表明,该节能系统节能效果较为明显,液压挖掘机能耗得到了降低。     

挖掘机械

正单斗挖掘机GJ20165031蓄能器对挖掘机回转系统能量回收效率的影响[刊/中]/姚明星…//液压与气动.-2016,(6).-50~56为了提高以蓄能器为储能装置的液压挖掘机回转系统的能量回收效率,研究了某工况下蓄能器不同体积及充气压力对能量回收效率的影响。在AMESim软件中建立回转节能系统模型并进行仿真分析,同时搭建了试验平台对仿真结果进行验证。图8表7GJ20165032混合型液压挖掘机能量回     

挖掘机液压系统建模仿真及能耗分析

为研究挖掘机液压系统能耗分布,寻找节能途径,本论文在深入分析负流量控制挖掘机液压系统的基础上,采用AMEsim仿真软件建立一台通用型液压挖掘机负流量控制液压系统的数学模型;采用Adams仿真软件建立了该型液压挖掘机工作装置动力学模型;利用两者进行联合仿真分析,获得该通用型液压挖掘机空载装车工作循环能量消耗分布曲线图,结果表明节流损失是能量损失的主要方式,文中的研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。     

基于模糊控制液压混合动力挖掘机回转装置控制仿真研究

为了能够提高液压混合动力挖掘机回转装置控制的稳定性,提高回转装置的工作效率,利用模糊控制和PID控制器相结合方法对其进行控制。首先,分析了液压混合动力挖掘机回转装置的工作原理;接着,研究了液压混合动力挖掘机回转装置的数学模型;然后进行了模糊控制器和模糊PID控制器的设计;最后,进行了仿真分析,仿真结果表明,该控制方法具有较高的鲁棒性。     

基于有限元分析的液压挖掘机回转装置系统动力学研究

首先分析了基于有限元模态分析和冲击载荷作用动力学响应的动力学理论基础。以液压挖掘机回转装置系统为研究对象,利用动力学理论和有限元分析相结合的方法对液压挖掘机回转装置进行动力学分析。建立了液压挖掘机回转装置系统动力学模型,利用有限元装配和单元连接技术建立回转装置转台-回转支撑-回转机构耦合的有限元模型,对有限元模型进行模态分析,对回转装置系统的抗冲击动力学性能进行评定,采用模态加速度法对回转装置有限元模型进行冲击载荷作用动力学响应分析。研究结果为液压挖掘机回转装置系统结构动力学及抗冲击性能研究提供依据。     

基于SimulationX挖掘机液压系统联合仿真及能耗分析研究

为研究挖掘机液压系统的能耗损失,寻找节能的途径,采用SimulatinX仿真软件建立了挖掘机液压系统的仿真模型,采用CATIA软件建立了挖掘机的三维模型,利用两种软件进行仿真,获得了挖掘机标准循环工况下的能耗,结果表明工作机构中动臂缸在作业过程中能耗最大,多路阀中的出口节流损失和旁路损失最大,应该列为节能的重点。该研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。     

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%。     

闭式泵控液压机运行与能效特性

液压机的特点是滑块质量大,工进负载力大,其滑块空程下放造成了重力势能、动能等能量的浪费。为了回收利用这部分能量并且降低电机转矩,基于“伺服电机+定量泵”的闭式泵控方案,提出了带超级电容储能系统的双排量泵/马达闭式驱动液压机方案,并制定能量管理策略对能量进行回收与再利用。搭建了液压机试验台,试验结果表明,储能系统的能量回收效率为79.3%;进一步开展仿真研究,基于SimulationX多学科仿真软件,构建了液压机的多学科仿真模型,仿真结果表明,双排量泵能大幅度降低电机转矩,储能系统能够减少液压机整机6.9%的能耗。     

拔长工艺中锻造操作机液压系统能耗分析

扩展了锻造操作机整机的能量流模型和能耗计算模型,研究了拔长工艺下锻造操作机液压系统的控制特性和能耗特性,得出了液压系统的能耗分布规律,分析了能量浪费的关键环节,为锻造操作机液压控制系统的优化以及节能控制方法的提出提供指导。研究结果表明,锻造操作机液压系统的能耗特性具有如下特点：夹钳上升和旋转动作的能量传递效率较高,均可达60%以上;大车行走动作的能量传递效率仅为17%;夹钳下降时重力势能几乎全部转化为升降控制阀的节流损失;多执行器不同负载与单压力源不能合理匹配会造成巨大的节流损失。     

锻造液压机生产过程能耗分布规律研究

针对锻造液压机能耗高、能量利用率低的问题,研究其正常生产工况下的能耗分布规律。以16 MN 阀控锻造液压机为研究对象,利用AMESim建立其仿真模型,并通过位移压力仿真曲线验证仿真模型的正确性,基于该仿真模型对锻造液压机一个工作循环中的能量利用情况进行仿真研究,获得能耗分布规律。仿真结果表明:在阀控锻造液压机的正常生产工况下,负载有用功在整个能耗中占比小于10%,溢流能耗和节流能耗在系统中造成了巨大的能量损失,通过改进液压系统设计、控制液压系统阀的开启规律可以提高压机能量利用率。     

波浪能多腔油缸液压转换系统设计与研究

以振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统为研究对象,设计一种含有多腔油缸的液压转换系统,将波浪能转换为可利用的机械能。以波浪能高效采集和液压转换系统稳定输出为原则,设计一种多腔油缸并确定液压转换系统的组成及各元件的具体参数。针对不同海况,通过改变电磁阀换挡策略,实现对波浪能的采集,调节蓄能器的个数和预充压力使液压系统高、低管路的压力保持稳定,通过液压马达能够稳定输出机械能。运用AMESim仿真平台搭建采集机构和液压转换系统模型,模拟3级、4级和5级海况下采集机构的运动响应作为系统输入,分析液压转换系统的有效性、输出稳定性和转换效率。仿真结果验证,所设计的液压转换系统通过改变电磁阀换挡策略,能够实现对波浪能的高效采集,并有效提高液压转换系统的稳定性和转换效率。为振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统的开发与研究奠定了理论基础。     

液压驱动机械臂势能回收利用研究工作进展

液压缸驱动的机械臂,由于自身重量较大,举升过程中会累积很大的重力势能,在下降过程经过液压阀的节流作用转换为热能耗散掉,不仅浪费能源,还需要额外的冷却装置进行散热,进一步增加系统的能耗和成本,解决方法是高效率地回收和利用这部分能量。对重力势能电气回收利用方式和液压回收利用方式的国内外研究现状进行全面的分析对比,根据重力势能回收和再利用过程能量的转换方式与传递路径,分析电气回收利用、蓄能器直接回收利用、闭式泵控与蓄能器组合回收利用、机械臂重力蓄能器预充压平衡四种方法的优点和不足。最后,对全新的能量转换次数少、传递路径短、各环节效率高的液压和电气混合驱动机械臂工作原理、能效特性做分析,并给出试验测试结果,研究成果对设计和推广应用高能效液压缸驱动的机械臂具有重要的指导意义。     

混合动力农业装载机能量回收系统分析

针对农业装载机运行过程中动臂液压缸能量浪费问题,设计一种以蓄能器与超级电容为储能元件的混合动力能量回收液压系统,提高能源的利用。使用AMESim搭建农业装载机液压系统仿真模型,研究在不同负载下能量的回收效率。仿真结果表明,在液压缸下降时,随着负载的增加,负载产生的势能越大,需要液压泵提供的能量越小,能量回收效率随负载增大先增加后减少,在负载为5 t时能量回收效率达到最高,可达57.47%,该系统可以有效实现能量回收功能。     

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。     

叉车工作势能回收利用研究

叉车举升装置工作时产生可观的重力势能,普通叉车通常忽略了这部分能量,致其白白损耗掉,能量利用效率低下,同时也使液压系统发热,缩短了液压元件的使用寿命。通过对液压蓄能器的合理使用,构造出一种将重力势能转化为液压能存储和再利用的节能模型,并在多学科领域系统仿真软件SimulationX上建立了该模型进行仿真。     

液压储能技术的研究现状及展望

由于节能减排的需要,液压系统中的能量损耗成为研究热点,采取合适的方式对液压能进行储存至关重要。通过总结液压系统中常见的储能方式,引出对以蓄能器为储能元件的液压式储能技术的详细介绍,梳理了液压储能技术的发展及改进情况,提出了未来的研究方向,为相关行业技术人员了解国内外液压储能技术的研究现状及研发新的液压储能技术提供参考。