基于AMESim的快锻液压机液压控制系统性能分析

主要介绍了快锻液压机液压控制系统的三种传动形式及其主要优缺点,重点介绍了正弦泵控液压系统和电液比例阀控系统的工作原理,并通过AMESim仿真软件建立两个系统的仿真模型;通过仿真结果对正弦泵控快锻系统和比例阀控快锻系统的传动效率以及锻造过程的稳定性、快速性进行了比较和分析,这对快锻液压机液压控制系统发展具有一定的指导意义。     

变速异步电动机比例恒压泵电液动力源特性研究

电液动力源是为液压系统提供动力的单元,其能量效率决定整个系统的能效。针对现有变排量电液比例压力流量复合控制动力源,非工作周期电动机仍以额定转速运转,产生较大能耗;变转速异步电动机驱动定量泵动力源,难以直接控制压力的问题,提出采用变转速交流异步电动机驱动比例恒压泵构造新的电液压力流量复合控制动力源,通过改变斜盘摆角实现无节流损失压力连续控制,改变泵转速实现泵输出流量连续控制。进一步针对异步电动机变转速驱动动态响应慢的问题,提出在主回路增设液压蓄能器,并将其高压油液分别引入液压泵吸油口和出油口,辅助驱动液压泵加速起动和制动的解决方案。研究中,构建了基于上述原理的电液动力源试验测试系统,对其压力控制特性、流量控制特性、压力流量复合控制特性及功率控制特性进行研究,结果表明,随负载压力变化流量控制精度误差不超0.5%,采用蓄能器辅助驱动、辅助制动可使变频电动机起、停时间分别由1 s和1.2 s减小到0.2 s和0.5 s;在保压工况、非工作周期压力卸荷工况、恒压工况,通过降低电动机转速,较恒定电动机转速驱动,降低能耗20%以上。     

液压混合动力汽车自动怠速系统控制策略

为使串联式液压混合动力汽车在自动怠速时节能减耗,提出一种采用电液泵结合蓄能器的自动怠速系统。介绍了该混合动力汽车及电液泵的结构与原理,且分析了电液泵在油温48 ℃、转速4000 r/min、压力30 MPa时的油隙损耗和总效率,结果证明,该泵比发动机-泵组有更低的机械损耗和更高的总效率。通过建立分段控制策略,充分利用蓄能器作为应急能源可在短时提供动力的特点,并结合所搭建试验平台进行节能试验研究,结果表明,采用电液泵结合蓄能器的自动怠速系统,在分段控制策略下,比发动机-泵组自动怠速系统的效率提高了5%左右。     

新型传动试验装置能量再生系统效率分析

建立了静液压储能传动汽车能量再生系统各分立元件蓄能器、变量泵/马达、飞轮以及液压回路的分析模型和系统模型.以蓄能器压力和温度、泵/马达的扭矩和效率、压力损失和飞轮的转速为时间参变量,采用四阶Rugge-Kutta算法求解微分方程.以此计算的系统变量来确定能量损耗和循环效率.计算结果表明,能量损耗主要产生于液压泵/马达,约占总损失的24%,当蓄能器的热时间常数为60 s时,蓄能器基本处于绝热状态,热能损失很少;系统循环效率在50%～75%,与计算时飞轮的初速度和转动惯量有关.     

快锻系统压力位移复合控制节能研究

针对锻造液压机普通电液比例阀控系统快锻工作过程中,系统定压输出、回程缸背压腔压力过大,系统传动效率低的问题,提出了一种基于压力位移复合的控制策略,在保证控制精度的前提下,同时进行了回程缸背压腔压力控制和泵口压力负载敏感控制。通过建立液压机压力位移复合控制的整体数学模型,对其节能机理进行了研究,并分析了影响其节能效果的两个重要因素--回程缸背压腔压力pb和泵口与工作腔压力差值Δp。实验结果表明,基于压力位移复合控制的液压机快锻系统加载时系统位置误差达到1.5mm,与传统的电液比例阀控系统相比,装机功率降低至传统电液比例阀控系统装机功率的52.3%,功耗也降低为普通比例阀控系统的49.2%。     

提高液压系统的效率

本文举例分析定量泵溢流阀系统、高低压泵卸荷阀系统、压力适应系统、压力补偿变量泵系统、功率适应系统及蓄能器系统的传动效率,借以说明提高液压系统效率的方法。     

锻造液压机液压传动系统可靠性分析

主要介绍了锻造液压机液压传动系统的三种传动方式及其主要优缺点,并针对现在国内普遍采用的电液比例阀控液压机蓄能器快锻系统,介绍其原理并建立系统的故障树;根据故障树相关理论,对系统的故障树进行了详细分析,找出系统最薄弱的环节,同时对液压系统提出了改善措施,这对提高锻造液压机液压系统的可靠性和安全性具有一定的指导意义。     

电液混合动力轨道车泵源设计与分析

针对现有轨道车低速行驶时存在效率低、排污严重等问题,提出了一种新型的电力轨道车电液混合驱动系统,用静液压传动所具备的无级调速代替电机变频调速,以提高系统传动效率。根据轨道车技术参数和典型行驶工况,计算出驱动系统中泵源的当量总排量,结合现有成熟产品,设计了几种可行的泵源组成方案。基于轴向柱塞变量泵效率函数,针对轨道车典型行驶工况,利用AMESim软件进行仿真对比分析,得到了电液混合驱动系统泵源的最优方案,为提高轨道车行驶特别是低速行驶时的效率奠定了基础。     

基于两级压力源的液压机快锻节能控制研究

针对传统电液比例阀控快锻液压机系统功率浪费严重的问题,采用四象限负载轨迹分析方法,对其快锻工况下能量分配及流动情况进行研究,得到不同执行器的负载特性,并以满足不同执行器的负载匹配为目标,同时兼顾快锻过程中的能量回收及再利用,提出一种基于两级压力源的新型液压机快锻节能系统。研究两级压力源的参数设计及匹配问题,给出两级压力源构成元件的模型和参数计算方法。采用功率键合图的建模方法,建立快锻液压机系统的数学模型,对两级压力源快锻液压机系统的功率流进行仿真分析;基于0.6 MN液压机试验台,对该快锻系统的控制和节能特性进行试验验证。结果表明,基于两级压力源的新型液压机快锻系统加载时控制精度达到1.5 mm,有用功提高至24.4%。与传统的电液比例阀控系统和采用蓄能器的液压机快锻系统相比,该系统不仅满足了不同执行器的负载匹配需求,而且具有能量存储和再利用的功能,大大降低了装机功率和节流损失,且实现了零溢流。     

专用机床蓄能器回路故障分析

在液压传动中，常常用蓄能器作辅助动力源补油、保压、夹紧、加速和增压，也有用蓄能器缓和液压冲击、吸收压力脉动的。在这些场合，蓄能器既满足了液压传动系统的工作要求，又为系统节约了能量，避免了发热。但是，在使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况。这些功能失效的故障大多是由蓄能器规格选择不当引起的，     

快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究

为了从快锻液压机的能量源头出发降低系统的溢流损失和压力损失,提出了一种快锻液压机泵阀复合控制系统,通过相关理论对泵阀复合控制系统的节能机理进行了定性分析,通过实验定量研究了泵阀复合控制系统的能耗。实验结果表明：快锻液压机泵阀复合控制系统的能量利用率达到了31.9%,与电液比例阀控系统相比提高了近5倍,同时泵阀复合控制系统的输入功率仅为电液比例控制系统的18.4%。研究结果对提高快锻液压机的能量利用率并降低系统能耗具有重要意义。     

自由锻造油压机常锻工况能耗特性

为分析大功率自由锻造油压机电液比例控制系统能量分布规律,以常锻工况为例,综合考虑操作工操作影响,研究了操作手柄控制方式及系统控制流程,建立了油压机电液比例控制系统的能耗计算模型和仿真模型,并通过20MN快锻油压机实测数据验证了仿真模型的正确性。基于仿真模型,对20MN自由锻造油压机电液比例控制系统的能耗分布规律进行了仿真,重点研究了油压机不同载荷和操作工操作速度对系统能耗的影响。锻造油压机常锻过程存在较大的速度变化,恒定的流量源不能匹配负载变化,导致20MN自由锻造油压机满载时能量利用率仅为14.3%。研究结果还表明,载荷越大、操作工操作越熟练,系统的能量利用率越高。     

基于ADAMS的汽车主动悬架虚拟实验台的设计

基于ADAMS/View建立了1/4汽车麦弗逊悬架模型,并运用ADAMS/Hydraulic模块,建立了主动悬架的液压伺服系统,设计了汽车主动悬架虚拟实验台。以阶跃输入、模拟路面输入和随机路面输入作为激励,对比分析了汽车主动悬架系统在理想控制力和液压伺服作用力作用下采用PID控制器的控制效果,以验证汽车主动悬架虚拟实验台的有效性。仿真结果表明,基于ADMAS的汽车主动悬架虚拟实验台,其跟随理想控制力的能力较强;与被动悬架比较,其车身的垂直加速度、悬架变形和车轮动载荷都明显降低,控制效果好。     

基于矩阵回路的锻造操作机能量回收及控制参数的设计方法

针对阀控式锻造操作机液压系统能源利用效率低、能耗大的问题,基于液压矩阵回路,利用泵/马达能量传递单元以及矩阵阀组的灵活组合,设计了能量回收液压系统,结合恒定压差的伺服控制方法,实现了对锻造操作机大车行走、夹钳下降两种动作的能量回收,为验证节能特性,进行了仿真和模拟实验。结果表明：夹钳下降动作中,蓄能器回收了重力势能的39.2%;大车行走过程中,蓄能器回收了惯性势能的37.1%;采用能量回收系统后,泵源输出能量比原系统减少约13%。能量回收液压系统及恒定压差伺服控制方法实现了对锻造操作机两种动作的能量回收,为多执行器系统的节能发展提供了指导。     

快锻压机主泵供液系统仿真分析

快速锻造液压机是锻造生产的重要设备之一.结合实际应用,针对快锻压机工作时主泵变量出现瞬时压力突降造成主泵停止工作的现象,运用AMESim液压系统仿真技术,着重分析出现该现象的原因.结果 表明:提高持压阀响应速度、增加供液泵流量或增大主泵投泵间隔时间可以减小压力突降幅度,避免主泵因为进口压力过低而停止工作.为快锻压机液压...     

开式变量泵控快锻油压机系统能耗特性实验研究

针对传统自由锻造油压机泵控系统发热大以及功率回收率较低等问题,提出了开式变量泵控快锻油压机系统,并根据系统的能量流流动状态,进行了能耗建模分析。以0.6 MN泵控油压机实验平台为依托,进行了常锻工况和快锻工况下的能耗特性实验研究, 得出了常锻工况下的能耗分布规律。实验结果表明：常锻工况下的有用功占系统能耗的50%,其有用功所占比值随负载力的增大而提高;快锻工况下的有用功占系统能耗的40%以上,其有用功所占比值随锻造频率的增大而提高;开式变量泵控快锻油压机系统具有较大的节能优势。     

Displacement and dual-pressure compound control for fast forging hydraulic system

The poor energy efficiency is a big issue in the conventional electro-hydraulic proportional valve controlled fast forging system due to the huge throttling losses and overflow losses. Aimed to address this problem, a new compound control strategy of displacement and dual-pressure was proposed in this study. Firstly, the mathematic model of the main components was built, and the compound control strategy was designed depending on the different working conditions. Then, the overall control system was integrated for both downstroke stage and return-stroke stage. The proposed control strategy was tested and evaluated in a 0.6 MN fast forging press. Results indicated that the input energy was reduced by 50% and energy loss decreased dramatically while control performance was good. Results also show that control performance and energy saving are significantly affected by the variation of △p and p _b . Overall, the proposed new control strategy could be used for the fast forging press with high energy efficiency.     

新型混合动力液压挖掘机的能量再生系统研究

尽管在混合动力液压挖掘机中采用液压马达和发电机的传统能量再生系统(ERS)能够再生部分能量,但对要求其拥有大功率的电机和发电动机且再生能量的时间较短。结合电动液压蓄能器的优点,分析了新型电动助力转向器的结构,并提出了一种液压蓄能器工作压强设定方法。为了避免额外能耗、噪声和冲击压强,给出了一种两级压强阈值约束方法,介绍了动臂下降时控制臂架速度,以及臂架停止下落时回收效率的控制策略,建立了具有ERS的混合动力挖掘机实验平台,研究了ERS对能量转换效率和控制性能的影响。实验结果表明,所提出的ERS比传统的ERS具有更好的动臂速度控制性能,当动臂下降时,总势能的45%可以再生,并且发电机和液压马达的功率水平可以降低60%。