基于无量纲化思想的柔性恒压储气装置优化设计

针对柔性恒压储气装置储能特性与材料变形、结构尺度之间的复杂相关性,提出一种无量纲化的结构改进设计方法,以描述储气装置的压力及能量变化规律。从橡胶的本构模型着手,利用有限元仿真思想研究应变能转换机制,分析结构参数与储能特性之间的关系。搭建储气装置充放气试验台,针对不同结构参数及压力工况,进行储气装置的能量变化规律验证。采用仿真及实验相结合的方式,研究尺度变化对能量特性的影响规律。为优化储气装置结构以及应用方面的研究奠定了理论基础。     

蓄能器对挖掘机回转系统能量回收效率的影响

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,仿真结果表明:在重载工况下,蓄能器充气压力一定时,蓄能器体积越大,能量回收效率越低;蓄能器体积一定时,蓄能器充气压力越高,能量回收效率越高。同时搭建了试验平台对仿真结果进行验证。结果表明:仿真结果和试验结果是一致的,在满足可回收能量的前提下,体积小、充气压力高的蓄能器能有效提高能量回收效率。     

极端温度环境下飞行器液压蓄能器与气瓶特性研究

飞行器在储存、运送和发射飞行过程中,液压元件往往要经过极端低温、极端高温环境过程考核。研究储存状态的极端低温(-40℃)和极端高温( 60℃)条件下液压蓄能器及小气瓶性能,在大温差范围内气体的充气压力特性及充气质量,分析蓄能器的工作排油量及最大充油量特性,取得不同气体的充气压力特性曲线。     

无人机弹射缓冲储能系统设计研究

考虑到无人机弹射滑车制动时存在较大能量损耗问题,设计了无人机弹射缓冲储能系统。介绍了缓冲储能系统工作原理,简化并基于AMESim建立了系统仿真模型,仿真研究了高速滑车缓冲储能过程的动态性能,重点分析了储能溢流阀和蓄能器对滑车运动性能和蓄能器储能性能的影响规律。仿真表明：储能溢流阀开启压力和蓄能器充气压力对系统性能影响一致,随其值增大,滑车位移减小,缓冲储能时间缩短,蓄能器储能量减小;蓄能器气囊容积增大,滑车位移增大,缓冲储能时间延长。     

恒压蓄能器调控下制动能回收方法与样机试制

传统工程机械采用的皮囊式蓄能器储能密度低，当配合回转机构进行驱动和能量回收时，蓄能器内外压差较小时能量充放效果差，为此提出一种基于恒压蓄能器调控下制动能回收方案。介绍了恒压蓄能器原理，对比恒压蓄能器与皮囊蓄能器储能密度。回转机构制动能回收方案采用马达结合恒压蓄能器进行能量回收，通过SimulationX软件搭建仿真模型，分析回收方案回收效率。因恒压蓄能器加工工艺难度较大，尤其对气密性和气囊要求较高，提出恒压蓄能器工艺方案，并进行了样机试制。对变截面活塞进行设计，并采用铝合金材料进行加工，通过有限元方法对变截面活塞进行强度分析。结果表明：充放油过程油液压力保持恒定时，恒压蓄能器回收并释放的能量占惯性动能的42%;有限元分析表明铝合金变截面活塞满足活塞蓄能器强度要求。仿真和恒压蓄能器的试制为下一步制动能回收试验提供基础。     

立体车库过放能量回收系统研究

针对立体车库的过放冲击动能问题,借鉴蓄能器在吸能减振领域的应用,提出并设计了一种立体车库过放能量回收液压系统。对该能量回收液压系统的工作原理进行了分析,计算确定了蓄能器的充液压力,利用AMESim搭建了能量回收系统的仿真模型,进行了能量回收的性能仿真;分析了过放速度、活塞直径、蓄能器充液压力和蓄能器气囊容积对过放能量回收液压系统动态性能的影响规律。研究结果表明:当过放速度增大时,一定条件下需增加吸能缸行程或增大缸径;活塞直径增大,升降板减速时间和气囊动态压力减小;蓄能器充液压力增大,升降板减速时间和气囊压力增量减小;减压阀对蓄能器的能量回收影响不明显。     

船舶泊岸液压储能缓冲系统设计与仿真

针对海浪冲击码头船舶时,长时间会破坏船舶和码头及其附属装置,提出一种船舶泊岸液压储能缓冲系统,兼有储能和缓冲效果,利用液压缸往复运动吸收海浪对船舶的持续冲击,并通过蓄能器储存液压能;失速船舶泊岸过程,液压缸活塞缓冲吸收船舶失速冲击动能。给出了船舶泊岸液压储能机理和缓冲原理,基于AMESIM搭建了船舶泊岸液压储能过程和液压缓冲过程系统仿真模型,开展了系统储能特性和缓冲性能仿真分析,主要计算了蓄能器气囊储能量和缓冲过程储能率值,研究结果表明：船舶泊岸液压储能缓冲系统可有效储存海浪能,对失速船舶冲击具有缓冲作用;系统储能过程,蓄能器单次储能量可达15.8kJ;缓冲失速船舶过程,缓冲时间为1.1s,缓冲位移为0.66m,蓄能器储能率可达23%。     

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     

热空气注入式液氮能量转换装置效率分析

液化空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气成液态,在电网负荷高峰期释放液化空气气化推动汽轮机发电的储能方式。由于液态空气的低温特性和压缩特性,其储存的能量包含冷能和膨胀能两部分能量。能量的组成和数量与气化压力p0有关。过去的液空能量转换装置仅仅利用了膨胀能,而忽略了冷能,这导致了其效率低下。热空气注入式能量转换装置提出了通过回收低温冷能提高发动机的效率。理论效率可以通过提高工作压力来提高。最后提出了寻求一个有效的方法同时利用膨胀能和冷能来提高液态空气储能系统的效率为未来液态空气储能研究的趋势。     

现代气动技术理论与实践 第二讲：固定容腔的充放气

0 前言 在气动系统中，将压缩空气充入气罐、元器件内部容积固定或变化的容腔，然后再排放到大气中的过程随处可见。气动系统中应用最为广泛的气缸的运动实际上就是对活塞两侧容腔进行充放气过程的结果。活塞启动之前，两侧容腔容积不变，是固定容腔的充放气；活塞运动时，两侧容腔容积随时间变化，是变容积容腔的充放气。充气和放气中的压力响应、温度变化直接影响到元器件及其系统的动特性，是气动系统中的一个重要基础特性。     

谈谈蓄能器的充气

该文指出了气体加载式蓄能器预充气体一般使用氮气,蓄能器充气压力大小应根据使用情况的不同分别确定,又给出了在不同充气压力要求下的充气方法,还指出了充气操作时注意事项,最后就定周期检查蓄能器充气压力给出了简单方法。     

Real gas effects on charging and discharging processes of high pressure pneumatics

The high pressure pneumatic system has been applied to special industries.It may cause errors when we analyze high pressure pneumatics under ideal gas assumption.However,the real gas effect on the performances of high pressure pneumatics is seldom investigated.In this paper,the real gas effects on air enthalpy and internal energy are estimated firstly to study the real gas effect on the energy conversion.Under ideal gas assumption,enthalpy and internal energy are solely related to air temperature.The estimation result indicates that the pressure enthalpy and pressure internal energy of real pneumatic air obviously decrease the values of enthalpy and internal energy for high pressure pneumatics,and the values of pressure enthalpy and pressure internal energy are close.Based on the relationship among pressure,enthalpy and internal energy,the real gas effects on charging and discharging processes of high pressure pneumatics are estimated,which indicates that the real gas effect accelerates the temperature and pressure decreasing rates during discharging process,and decelerates their increasing rates during charging process.According to the above analysis,and for the inconvenience in building the simulation model for real gas and the difficulty of measuring the detail thermal capacities of pneumatics,a method to compensate the real gas effect under ideal gas assumption is proposed by modulating the thermal capacity of the pneumatic container in simulation.The experiments of switching expansion reduction(SER) for high pressure pneumatics are used to verify this compensating method.SER includes the discharging process of supply tanks and the charging process of expansion tank.The simulated and experimental results of SER are highly consistent.The proposed compensation method provides a convenient way to obtain more realistic simulation results for high pressure pneumatics.     

恒压式气动储气装置设计与仿真分析

为提高气动系统能效,提出了一种恒压式气动储气装置,取代传统定容式储气罐。首先,对恒压式气动储气装置的结构原理进行设计说明;然后,在AMESim中对一个典型气动回路进行建模仿真,对比在回路中使用传统定容式储气罐和恒压式储气装置的不同系统工作特性。结果表明:所设计的恒压式储气装置能够实现良好的稳压特性,同时表现出了显著的节能效果。     

小型汽车制动能量再生系统液压蓄能器计算与选择

以捷达GIF型的小型汽车为研究对象,采用液压储能方案对其制动能量进行回收。在对该车制动过程动力学分析基础上,利用MATLAB软件,对制动能量再生储能过程中蓄能器气囊体积和压强进行计算,初选出所需容积的蓄能器。在仅有制动能量再生系统起作用的情况下,对小型汽车制动减速和起步加速过程的加速度、速度、气囊压强及气囊体积进行仿真,检验出所选蓄能器能满足使用要求。     

高低压蓄能器在回转泵控液压系统中应用及仿真

为了提高挖掘机回转系统的运行稳定性,通过引入高低压蓄能器的方式提出了一种回转泵控液压系统,通过相互协同的方式来实现泵控过程,并在Simulink 平台开展了仿真分析。结果表明:单蓄能器和双蓄能器在各运动阶段和泵输出功率基本一致,形成了相同的能量释放与保持特性。相对于单蓄能器,双蓄能器回转系统缩短了约0.5 s的制动时间。高压蓄能器形成较小的油液充放范围,但能够达到较高压力,同时低压蓄能器起到弥补高压蓄能器体积偏小问题。减速制动时,高压蓄能器升高到最大压力后高低压蓄能器开始回收能量,可以更加高效回收能量,显著缩短制动时间。该系统的液压系统设计具有能量回收以及系统自动补油的功能,表现出很好的节能高效性能,对提高挖掘机液压系统运行效率具有一定的理论意义。     

基于STM32的气液压力装置定时充排系统设计

设计了一种基于STM32的4路双对通道定循环次数气动或液动压力装置定时充排系统,主要对管路中的电磁阀进行定时开或关。在STM32中移植了FATFS文件系统、UCOSIII操作系统和emWIN图形设计系统,系统设置的数据保存在W25Q64中,采用电阻式触摸屏和LCD进行界面操作和显示。设计制作了系统桌面、屏幕校准、监视器、系统设置、手动操作和关于系统共6个界面。通过操作系统定时函数和定时计数,全局变量设计了两种定时逻辑,可进行高压和低压两种定时模式的选择,而在手动操作模式下,系统关闭充电磁阀,只进行充排过程定时。结果表明,系统运行良好,能够根据设置准确地完成定时充排任务,可应用于多种气动或液动压力装置中。     

比例电磁铁推拉储能式PWM功放电路

针对传统脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)功放电路难以满足大功率高频响比例电磁铁线圈快速充放电要求的问题,提出一种基于推拉储能原理的PWM功放电路。在比例电磁铁功放电路中设置储能模块,当线圈需要快速充电时,储能模块释放能量,补充供电电源电流输出;当线圈需要快速放电时,储能模块充电吸收能量,从而缩短线圈的充放电时间。针对功率79 W、额定电流3.3 A的某比例电磁铁线圈进行仿真分析和实验,研究表明:相比传统的反接卸荷式功放电路,该推拉储能式PWM功放电路充电时间缩短24%,放电时间缩短45%,显著提高了大功率比例电磁铁的响应速度。     

肋板式相变蓄热器蓄热性能的试验研究

采用萘作为蓄热材料,对其在新型铝制肋板式相变蓄热器中的储、放热过程即内部萘的熔化和凝固过程进行了试验研究,改变了供、取热流体参数,测定了储、放热过程的时间,分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器储、放热过程的影响.结果表明,新型肋板式相变蓄热器极好地发挥了换热元件的作用,热流体的入口温度与流量对储、放热速率有重要的影响.     

气路闭环空气悬架系统能量损耗建模及分析

研究了高低压腔气路闭环空气悬架系统充放气过程中的能耗问题。基于热力学和车辆动力学理论建立了气路闭环空气悬架充放气模型并在Simulink中仿真,通过1/2车对空气弹簧进行充放气实验,实验结果验证了所建立的充放气模型的正确性。为分析研究闭环系统能量损耗途径,采用压缩气体有效能(即压缩气体对外界大气所做的功)对系统充气、放气、升压三个过程的能量损耗进行量化计算。仿真结果表明：充气过程中能耗随高压腔压力升高而变大;放气与升压过程中的能耗都随低压腔压力升高而降低;在同等条件下,高低压腔气路闭环系统相对开环系统可以节约大量的能量。