基于遗传算法泵控液压马达系统优化研究

基于AMESim建立了泵控液压马达系统仿真模型,分析液压马达排量和负载惯量对液压马达轴转速的影响规律。以马达转速达到300 r/min的响应时间为目标函数,利用遗传算法进行了参数优化。优化后,马达排量为201 m L/r、负载惯量为3 kg·m~2,泵控马达系统马达轴转速响应时间减小,波动降低。     

轴向柱塞泵参数对其流量和压力脉动的影响

斜盘式轴向柱塞泵结构参数对其流量和压力有重大影响。利用AMESim软件建立斜盘式轴向柱塞泵模型,研究斜盘倾角、主轴转速及出口容积对柱塞泵输出流量及压力脉动的影响。结果表明:斜盘倾角增大,柱塞泵输出流量及压力脉动幅值均增大,但脉动率减小;主轴转速增大,流量及压力脉动幅值增大,脉动率有所减小;出口容积增大,流量与压力脉动幅值和脉动率均减小。研究结果为进一步研究控制柱塞泵的输出脉动提供了参考依据。     

非平稳工况下液压马达转速波动机制分析

针对液压马达驱动负载系统中,马达输出轴的转速波动特性直接影响负载工作稳定性和可靠性的问题,建立典型液压马达-负载系统的动力学模型,阐明液压马达等效弹簧扭转刚度的计算方法;根据非线性动力学原理,分析等效液压弹簧扭转刚度和摩擦转矩对系统转速波动特性的影响机制,提出利用高频采样计数方法对转速波动进行测试与分析。理论分析与实验结果均表明：非线性摩擦转矩、输出容积脉动、负载转矩、油液有效体积弹性模量等因素的变化影响系统的转速波动特性。     

轴向柱塞泵流量脉动的仿真研究

根据A10VNO型斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,在AMESim中建立柱塞泵仿真模型,对其输出流量脉动特性进行了仿真分析,主要分析了原动机转速、斜盘倾角、柱塞直径以及配流盘结构对轴向柱塞泵流量脉动的影响,研究结果表明:配流盘结构和斜盘倾角、原动机转速对柱塞泵流量脉动具有重要的影响,为有效减小柱塞泵产生的流量脉动以及降低配流过程中产生的噪声,应该适当减小柱塞泵配流盘的闭死角和错配角开度,并要控制斜盘倾角、原动机转速在一定的范围内。     

闭式液压系统冲洗流量的确定方法研究

闭式液压系统冲洗流量影响泵马达的冷却均衡,从保证泵马达冷却更加均衡的角度出发,研究了闭式液压系统冲洗流量的确定方法,结果表明:在额定转速下,定量马达系统、变量马达系统中冲洗流量分别约为补油泵理论输出流量的14.6%~31.5%、9.6%~29.4%,或者分别约为主泵理论输出流量的2.88%~7.39%、1.88%~6.89%;初始设计时定量马达系统、变量马达系统冲洗流量可分别选为补油泵理论输出流量的23%、19.5%,或者分别选为额定转速下主泵理论输出流量的5.1%、4.4%。通过样机测试间接验证了所用冲洗流量确定方法的正确性。     

基于AMESim的斜盘轴向柱塞马达特性研究

分析斜盘轴向柱塞马达的力矩损失和泄漏损失,利用AMESim软件平台建立斜盘轴向柱塞马达的液压系统模型。在相同工况条件下,通过调节配流盘三角形阻尼槽的结构参数,得到液压系统模型仿真曲线,依据仿真结果:在进出油转换过程中,斜盘轴向柱塞马达的压力冲击不超过入口压力;以减小压力冲击和流量脉动为目标,优化了斜盘轴向柱塞马达配流盘三角形阻尼槽的结构参数。     

泵控液压系统中马达转速稳定控制及仿真分析

泵控液压马达系统中,由于外负载突变会导致发动机转速变化,进而引起变量泵转速改变,最终造成液压马达转速波动量过大及调整时间过长。针对变量泵-定量马达闭式液压系统,构建数学模型,得到传递函数框图,分析负载变化导致马达转速波动的原因。提出一种前馈补偿控制方法,通过实时改变变量泵的斜盘摆角来补偿变量泵转速扰动而引起的流量变化。推导补偿函数,并分别对阶跃100%负载、阶跃20%负载工况及斜坡100%负载、斜坡20%负载工况进行仿真。结果表明：增加前馈补偿控制后,马达转速波动量最大减少了3.87%,调整时间最多缩短了1.77 s。     

双定子泵对多输出齿轮马达传动特性的分析

为了使定量泵输出多级定流量、不用减压阀实现一泵多压,定量马达实现多级定转速、转矩,设计了双定子泵和多输出齿轮马达,同时提出了双定子泵对多输出齿轮马达传动系统。在规定了元件的职能符号之后,分别以双作用双定子泵与1-3型多输出齿轮马达为例,分析了双定子泵和多输出齿轮马达在不同工作方式下的输出特性,得出了B-A型多输出齿轮马达的工作方式、双定子泵输出流量和多输出齿轮马达输出转速、转矩的一般公式。同时,探讨了排量系数对输出特性的影响。结果表明:通过改变多泵、多马达的连接方式,实现了液压传动系统多级定转速、定转矩的输出,扩大了输出的范围,为新型液压传动系统的应用提供了依据。     

机电液系统转速波动分量Vold-Kalman时变滤波提取方法

机电液系统的转速波动信号蕴含着丰富的系统运行状态信息,从该转速波动信号中通常可以观测到多个波动源的耦合现象。针对磁电式转速传感器输出的方波信号中转速波动分量的特征提取问题,提出了基于Vold-Kalman时变滤波的转速波动分量提取方法。首先利用采样点计数测速算法获得变转速泵控液压马达系统的瞬时转速信号;其次,结合短时傅立叶变换和二值细化处理得到的瞬时频率估计曲线作为中心频率,构造了基于转速波动信号特征模型的结构方程和数据方程;最后通过最小二乘滤波和PCG法求解,实现了转速波动分量时域波形的提取。实验结果表明:该方法能有效地提取变转速泵控马达系统中由柱塞马达输出轴转频及减速箱输出轴转频引起的转速波动,为机电液系统的状态监测和运行可靠性分析提供了新方法。     

基于AMESim的轴向柱塞泵流量脉动特性仿真研究

流量脉动特性是轴向柱塞泵的固有特性,是影响轴向柱塞泵工作性能和液压系统稳定性的重要因素。为减小轴向柱塞泵的流量脉动,理论分析了其运动特性和流量脉动特性;基于AMESim软件建立了仿真模型,得到了不同柱塞数目、转速和斜盘倾角情况下的流量脉动曲线。研究结果表明:轴向柱塞泵的流量脉动随柱塞数目增加、转速提高和斜盘倾角的增大而减小,研究结果为减小轴向柱塞泵的流量脉动提供了参考依据。     

电静压系统用内啮合齿轮泵脉动试验与分析

直线共轭内啮合齿轮泵因效率高、噪声低,在电静压系统中应用越来越广泛,尤其是在振动噪声要求苛刻的舰船领域。究其原因,先从理论上得出泵出口流量波动和压力脉动的计算方法,即得到泵源流量脉动 Qs和泵源阻抗 Zs这两个特性值的方法,并用MATLAB编译数据计算处理程序。搭建试验平台,采集数据,按照理论方法测试并分别计算了不同工况下泵出口的实际流量波动量和压力脉动量。汇总各工况数据并分析得出：测试平台合理,测试计算所得数据可信;同一频谱图里,电机泵基频幅值远大于泵齿基频幅值;不同工况下测试得出内啮合齿轮泵基频及其倍频对应的流量波动量和压力脉动量的变化趋势,具体量值均较小,适合用于静音系统中。     

考虑油液特性的齿轮泵内部流场仿真分析研究

为提高液压动力系统的可靠性和性能的稳定性,运用FLUENT软件对齿轮泵的二维内部流场进行了瞬态仿真分析,研究了油液的压缩性、黏度等特性对齿轮泵内部流场以及泵出口压力和流量脉动的影响。仿真结果表明:齿轮泵在运转过程中,内部油液的密度、黏度、温度和压力等随环境工况改变发生变化;在齿轮啮合处,油液会发生明显的气穴现象;在转速为600 r/min,负载压力为2.5 MPa时,泵出口的流量脉动特征值较不考虑时增大了1.2倍;经试验验证,泵出口压力脉动动态误差在4.2%以内,为开展齿轮泵的减振降噪及优化设计等方面的研究提供了有效的工具。     

基于位移协调控制的液压式压裂泵流体脉动抑制研究

针对液压式压裂泵多液缸输出流体脉动问题,分析液压式压裂泵脉动产生机制,在此基础上提出基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,根据样机参数建立仿真模型,并在输出压力为55 MPa的工况下验证了仿真模型的正确性。在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下进行仿真。理论和仿真结果表明：基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,通过实时检测各液压缸内柱塞的位移,一缸柱塞即将到位的信号除了控制自身减速停止外,还要控制另外一缸柱塞启动加速,使得两缸柱塞的减速和加速过程互相重叠,实现了液缸柱塞的强制有序换向,可显著抑制流量和压力脉动;在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下,输出流量脉动从25.45%降低到11.55%,输出压力脉动从46.58%降低到21.93%。     

轴向柱塞泵配流盘非死点过渡区特性优化

针对三配流窗口非对称轴向柱塞泵在非死点过渡区配流转换产生较大的流量和压力冲击问题,提出一种采用额外油道将非死点过渡区高压油预泄至上死点过渡区的新型配流盘结构,不仅可降低流量脉动和压力冲击,而且过渡区高压油液得到再利用,提高液压泵能效。首先设计新型配流盘结构,理论分析了新型配流盘工作原理,并建立基于新型配流盘的非对称轴向柱塞泵仿真模型,分析油道半径和分布位置对轴向柱塞泵流量脉动的影响,研究不同负载情况下新型配流盘结构的有效性。结果表明：该方案能对非死点过渡区柱塞起到预降压作用,对上死点过渡区柱塞起到预升压作用;当油孔半径为065 mm,分布位置为8°和88°时,轴向柱塞泵性能最优。     

高速高压圆弧螺旋齿轮泵漩涡空化数值模拟研究

为了深入研究圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下吸油腔漩涡空化及其对齿轮泵性能的影响,以过渡曲线为正弦的圆弧螺旋齿轮泵为研究对象,选择全空化模型,应用计算流体动力学软件（PumpLinx）对圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下进行了数值模拟,针对漩涡空化出现的位置、形成过程、演变过程及对出口流量特性的影响进行了研究。结果表明：在高速高压工况下,齿轮泵吸油腔齿背部边缘位置出现漩涡流动,从而产生漩涡空化,漩涡核心位置的空化现象最为严重,向漩涡的边缘位置空化程度逐渐减弱;该位置的漩涡空化呈现周期性的形成-发展-消失的过程;空化导致泵出口流量脉动和压力脉动增大,周期性的漩涡空化造成泵出口流量周期性波动,对齿轮泵出口流量产生不利影响。     

离合器液压供油系统压力脉动特性研究

建立湿式换挡离合器液压供油系统压力脉动数学模型与试验系统,利用Simulink对系统液压元件压力脉动进行仿真计算,分析了泵出口、精滤器入口和出口、溢流阀入口的压力脉动特性,研究了齿轮泵转速n和齿数z、油管直径D、溢流阀节流孔直径d对压力脉动的影响规律。仿真与试验结果表明:数学模型能有效反映系统压力脉动特性,脉动频率主要由齿轮泵输入流量脉动决定,脉动幅值随着油液流动方向降低;随着齿轮泵转速升高,压力脉动频率和幅值均线性增大;当齿数z大于10、节流孔直径d取2.5 mm时能有效降低压力脉动,对离合器供油系统的油管直径D取25~30 mm为宜。     

离心轴进油结构流动特性分析

采用CFD方法对轴端进油,轴侧分别开单孔、双孔、四孔的轴侧进油等4种常见离心轴进油结构进行了阻力特性及压力脉动特性分析。研究结果表明:随离心轴转速增大,轴端进油结构的总压损减小且不会出现较大压力脉动;而轴侧进油结构则与此相反,其总压损与压力脉动幅值均会随转速升高而增大,但是随着轴侧开孔数的增加,其总压损以及压力脉动幅值均有所下降。从阻力特性和压力脉动特性来看,轴端进油结构更具优势,推荐在离合器的润滑设计中优先使用该结构形式。