基于AMESim回撤吊车稳车液压系统设计及仿真分析

回撤吊车是稳定的井下大型平台搬运设备,用于大型矿井“综合机械化搬迁工艺”中工作面重型设备的撤离。采用全液压传动系统,以解决传统设备在搬迁工艺中存在的断绳、倾倒、动力不足等问题。为保证回撤吊车工作过程中的稳定性、安全性,配套设计了稳车液压系统,依靠4个支撑液压缸来保证正常工作,并利用AMESim对该系统进行建模及性能仿真分析,得到了电磁阀和4个液压缸的输出特性和参数。结果表明,4个工作液压缸均能够在短时间内达到工作压力21.3 MPa,输出参数稳定,输出压力一致性好,所设计的液压系统性能稳定、可靠,能够充分保证回撤吊车在工作过程中的稳定性。     

D+A组合控制多泵源液压系统泵阀复合控制研究

针对传统大功率多泵液压阀控系统中由于泵源输出与负载流量需求不匹配,导致液压系统传动效率低下的问题,在数字泵PCM控制概念的基础上提出一种基于数字+模拟（D+A）组合控制多泵源液压系统。通过流量区域划分方法,给出该系统的构型原则,其中定量泵组排量比采用二进制编码,由1台变量泵补偿定量泵的阶跃流量差值;建立多泵源液压系统流量状态矩阵,通过求解得到泵组的控制信号;为了减少阶跃流量冲击对系统控制特性的影响,提出多泵源液压系统泵阀复合控制策略,并对该系统输出特性进行试验研究。试验结果表明在泵阀复合控制策略下,多泵源液压系统具有良好的动静态特性和节能效果。正弦位置跟随精度达到±0.1 mm,滞后约为100 ms;由于采用D+A组合流量控制和比例溢流阀压力控制,始终使多泵源液压系统输出的流量和压力分别高于负载所需要流量10 L/min和压力2 MPa,使该系统的溢流和节流损失大大降低。     

四腔室液压缸的结构设计及其应用

传统液压控制系统中,普通液压缸在变负载工况下会产生较大的压力波动。针对该情况设计了四腔室液压缸。通过将活塞杆做成空腔兼做另一缸体的形式,把普通的两腔室液压缸做成具有四个腔室的液压缸。在数字流体动力系统的控制下,系统提供的压力数越多输出力的个数将会越多,以适应工作中的变负载情况。该液压缸节省了使用空间及成本,提高了工作效率,改善了工作效果。     

双泵供油同步回路设计与研究

本文介绍一种用于液压泵向三个液压缸供油，使三个液压缸以互成120度角的关系进行同步运动的液压回路。     

大型结构物模块对接新型装置及多缸同步控制

针对海洋工程中大型结构物模块三维重载对接的要求,设计了一种新型的重载对接装置,并提出了一种多缸耦合的同步控制方法,从而实现机电一体化;其耦合控制思想为某时刻输入控制器的信号不仅要考虑自己的跟随误差,还应考虑与其相邻两液压缸之间的误差;对耦合器进行设计,由于液压系统具有非线性特性,因此采用模糊PID算法获取耦合系数;通过AMESim和MATLAB联合同步仿真,并将仿真结果同主从同步控制方式进行对比,表明该方法不仅解决了因主从控制产生的位移滞后问题,避免了系统加减速时产生的波动,而且同步控制精度也得到提高。     

液压作动的四足机器人动力学分析及运动仿真

采用液压能代替传统的电能驱动机器人,其功率密度高、控制算法简单,可以克服电机输出转矩小的问题,使得机器人负重成为可能。文中建立了2自由度单腿的拉格朗日动力学方程,进行运动学反问题的求解,得到了在一个运动周期内两液压缸的驱动力的变化规律,并利用三维造型软件SolidWorks和动力学仿真软件ADAMS进行仿真,为负重机器人的结构优化和后续研究工作提供了有价值的参考。     

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。     

挖掘机电液流量匹配控制系统动态性能研究

分析了液压挖掘机基于与负载压力无关流量分配（LUDV）多路阀的电液流量匹配控制（EFMC）系统的控制原理,建立了EFMC系统的液压挖掘机虚拟样机模型,采用实时检测油缸速度信号的反馈闭环控制方法提高流量匹配的精度。分别建立液压挖掘机EFMC系统动力学模型与液压系统模型并根据其实际工况进行联合仿真,研究了挖掘作业过程动态特性及节能特性。与传统的基于LUDV的负载敏感系统实验结果进行对比,结果表明: EFMC系统与传统负载敏感系统相比,改善了系统的动态响应特性和稳定性,泵的压力裕度明显减小,提高了系统的节能性,反馈闭环控制系统动态响应特性也明显得到提高。研究方法可为进一步研究挖掘机的动态性、节能性、稳定性提供理论依据和参考。     

基于时间特征分割和降维谱聚类的液压系统内泄漏故障诊断

针对数据量较小情况下的液压系统内泄漏的故障诊断问题,提出基于时间特征分割和降维谱聚类的故障诊断方法.使用db4小波对液压压力信号进行间断点检测,分割出高压平稳段的时域信号并提取其时域和小波域特征,然后通过主成分分析的方式提取有效特征剔除分敏感特征,最后使用谱聚类对泄漏的严重程度进行诊断.分别在液压缸、液压泵和换向阀上进...     

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。     

液电混合半主动驱动机械臂储能系统设计及仿真

针对传统工程装备机械臂重力势能浪费及运行特性差等问题,提出利用高功重比液压缸辅助小功率电机械执行器驱动机械臂的液电混合半主动驱动系统.其中,电机械执行器主动控制机械臂运行,改善运行特性;液压缸与蓄能器连接,构成储能平衡系统,用于平衡机械臂自重,回收利用重力势能.根据电机械执行器与液压缸不同组合方式,提出3种驱动方案,以...     

基于SimulationX的外齿轮泵输出特性的研究

外啮合齿轮泵是液压系统中应用最广泛的动力源,具有良好的性能和较低的制造成本。基于SimulationX软件构建了考虑流量压力脉动的齿轮泵模型,基于泵的可变孔口、可变容积及间隙区域（均为角位移的函数）建立了流体动态模型。仿真获取了典型工况流量及压力的变化结果,并与实验数据进行了时域和频域的对比分析,对外啮合齿轮泵的输出特性预测方法进行研究。结果表明,仿真结果可以预测齿间容腔内达到的最大和最小压力,有助于防止气蚀以及减少泵噪声的研究;同时,在给定系统条件时,能够对泵的输出特性进行模拟预测。为外部齿轮泵的设计和开发提供工具,具有一定的工程领域应用价值。     

串联泵控液压系统设计及其仿真脉动和能耗优化分析

选择双液压泵串联的组装方式,可达到泵高速运转并获得高压力效果,充分减小回路的节流损失。该结构完成压力分级叠加,获得更大的液压系统动力源输出压力,采用此动力源能够满足高压力与大流量的液压系统使用要求,进一步通过仿真方式对其脉动和能耗优化展开分析。结果表明:当负载增大后,串联泵控液压系统的流量脉动区间减小。串联泵控液压系统流量脉动随着负载增加变动不明显,表明本系统设计具有很好的稳定性。对电机转速进行调整后,串联泵控液压系统相对单泵系统的齿轮泵发生流量脉动显著降低;可使系统承受更高负载,使液压泵达到更低的输出流量;可以利用功率叠加的过程达到通过低功率电机获得大功率输出的目的。     

倾斜提升机制的运动学建模与仿真

为得到重型承载机器人倾斜提升架的运动特性,进行轨迹规划,实现液压缸的智能控制,建立了平面七连杆复杂机构运动分析的数学模型。提出了将倾斜提升架的倾斜和提升分开考虑求解,从而使得复杂液压控制问题简单化的方法,首先通过多连杆机构中的两个四连杆机构推导出倾斜提升架的转角θ与两液压缸位移之间的数学模型,在此基础上又以转角θ等于零为前提,建立了倾斜提升架的高度变化Δh与两液压缸位移间的数学模型。利用数值计算方法并结合具体的设计参数对运动学模型进行求解,最后通过仿真验证了建立的转角、高度与两液压缸位移间的数学模型的正确性。
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液压防折弯系统对有轨电车曲线通过性能影响研究

依据有轨电车液压防折弯系统工作原理,基于流量连续性方程和力平衡方程,并详细考虑缓冲阀工作状态判断依据,建立有轨电车液压防折弯系统动态模型,分析液压防折弯系统的动态响应特性。基于液压防折弯系统动态模型,建立考虑液压防折弯系统的四模块单车型独立轮对低地板有轨电车协同仿真动力学模型,研究液压防折弯系统对有轨电车曲线通过性能的影响。结果表明,与传统无液压防折弯系统的有轨电车相比,安装液压防折弯系统可使车辆同一单元内前、后模块车体的摇头角趋于一致,同时有效减小车辆最大摇头角及横向偏移量;防折弯系统控制液压缸作用力不同,前车靠近导向轮一侧控制液压缸作用力最大;液压防折弯系统改善车辆曲线通过性能,提高整个车辆的安全性。     

A system for time-fluctuating flow rate measurements in a single-blade pump circuit

Commonly used flow rate measurement systems provide an accurate and stable output value of the quasi-stationary flow rate. In some pump types as e.g. single-blade pumps significant flow rate fluctuations may occur even in steady operation points due to rotor-stator interaction. For the analysis of the time-resolved flow rate a new measurement and evaluation method is presented based on an electromagnetic flow meter. Internal averaging of the flow meter is deactivated and the raw signal is evaluated directly with a sampling rate of 3 kHz. With ensemble-averaging in combination with an impeller position detection, interfering signals acting on the time-resolved measurement signal are filtered out. Accompanying numerical simulations of the pump flow circuit are carried out with a 1D method of characteristics and validated against well-established time-resolved pressure measurements of the pump flow. Experiment and simulation show a resembling trend of pressure as well as flow rate fluctuations over the entire operation range of the pump. Thus, by the combined utilisation of measurement and simulation technique, we assure the validity of the ensemble-averaged flow rate fluctuation results. We find that the flow rate fluctuations show a consistent phase shift to the pressure fluctuations that increases towards overload. The flow rate amplitude is an order of magnitude smaller than the amplitude of the pressure fluctuations.     

管棚钻机液压系统设计

对管棚钻机负载特性进行分析,确定了液压系统设计方案,并对主要回路使用的两负载敏感泵进行了选型,通过现场使用所选液压泵符合要求。     

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。     

Experimental and computational investigations of thermal modal parameters for a plate-structure under 1200 °C high temperature environment

When a hypersonic aircraft flies at a high Mach number, the plate-like attitude control structures, such as the wings and rudders, will be exposed to an extremely high-temperature environment. To obtain the thermal modal parameters of a structure that are difficult to measure, a high-temperature transient heating test system and a vibration test system were combined to establish a test system that can perform the thermal/vibration test at 1200 °C. Infrared radiation heating was employed to generate a controlled time-varying high-temperature environment, and an exciter was used to exert vibration excitation on the free end of the cantilever rectangular plate. A self-developed extension configuration of a high-temperature-resistant ceramic pole was used to transfer the vibration signals of the structure to a non-high temperature zone, and the acceleration sensors were applied to identify the vibration signals. The test data were analyzed using a time-frequency joint analysis technique, and next, the key vibration characteristic parameters of structure in a thermal-vibration coupled environment up to 1200 °C (e.g., the modal frequency and modal vibration shape) were experimentally obtained. In addition, the numerical simulation on the thermal modal characteristics of a rectangular plate was performed. The calculated results coincide favorably with the test results, verifying the credibility and effectiveness of the experimental methods. The research results can provide an important basis for the dynamic performance analysis and safety design of structure under high-temperature thermal-vibration conditions for hypersonic flight vehicles.     

新型集成式压电作动器中的液压传动原理

以科研成果深化与延伸课程教学模式为目标,探索利用新型集成式压电作动器科研成果反哺《液压与气压传动》课程研究性教学方法、教学模式以及实施策略,剖析新型集成式压电作动器中所蕴含的流体力学、液压泵、液压控制阀、液压缸以及蓄能器等液压元件的新型结构及其集成原理,深化液压技术主要知识点的原理解析与应用实例认识。拓展《液压与气压传动》课程教学内容广度与深度,构建完成《液压与气压传动》课程研究性教学新模式的实施路径与实施策略。