前桥摆转式四驱底盘背压控制系统研究

前桥摆转式四驱底盘采用发动机-CVT-定量泵为动力源,轮边液压马达为驱动装置的开式液压阀控系统驱动,需要解决底盘在负负载工况下马达超速的问题。为此,提出一种通过对行走马达进油压力实时监测实现液压系统回油背压控制策略,并根据该控制策略为该底盘设计了一回油背压控制系统。通过AMEsim构建了整机的液压力学模型,分析了行走马达在不同工况下的液压特性,制定了回油背压控制策略。对背压控制系统进行了软硬件的设计,并进行样机试验,验证了该系统控制策略的正确性。实现了样机在正负载行驶时能得到最低的回油背压,保证能量利用最大化;样机在负负载行驶时,选择合适的回油背压,确保液压马达在安全范围内运转。     

前桥摆转转向式液压四驱底盘的转向控制研究

为使前桥摆转转向式液压四驱底盘在行走过程中能够平顺转向,设计了利用行走轮驱动马达的背压变化来减速驱动轮实现最小转向角度控制的转向方式。行走驱动系统由4个同型号的液压马达并联而成,4个液压马达直接与4个轮子相连,背压由安装在前轮两侧回路的溢流阀提供。同时,利用AMESim进行液压转向控制系统的建模仿真,探讨了底盘的转向半径与背压的关系,转向半径的大小与背压的大小成正比。样机转向性能试验结果表明:背压越大,转向半径越小,背压控制转向可行;由背压导致的两侧回油压差范围在0~0.5MPa之间,转向半径由无限大到原地转向。     

轴配流内曲线液压马达径向不平衡力分析

通过CFD技术得出各柱塞回油背压导致内曲线液压马达转子所受径向力不平衡,得出不平衡径向力与导轨断裂现象的相关性,对轴配流内曲线液压马达的设计制造提供参考。     

农业机械静压传动装置的研究与应用

介绍了典型静压传动装置的构成、特性和传动方案,并以联合收获机为例说明其应用,静压传动装置是由液压泵和液压马达组成的动力传动装置,它是通过发迹液压泵和液压马达的排量来调节马达的转速和扭矩,是一种容积调速装置。静压传动由于效率较高、调速范围较大,易于实现负载下的无级变速,在大型拖拉机、收获机的行走系统中有着广泛的应用。     

液压马达瞬时转速波动波形特性研究

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,本文根据理论模型对液压柱塞马达进行了瞬时转速波动机理分析,阐明了瞬时转速波动的获取流程,并利用同步平均算法和平滑滤波处理,实现了液压马达瞬时转速波动的角度域波形特征;通过试验研究了液压马达瞬时转速波动与系统转速、负载之间的关系,相关研究为液压元件在线监测运行可靠性分析提供了理论依据与方法支持。     

恒转矩高效轴向柱塞液压马达

大转矩高效轴向柱塞液压马达(ZL99101670.X)将柱塞作用的斜面改进为螺旋面,柱塞的输出转矩不再受所在位置的影响,输出转矩增大,效率显著提高。研究表明这种马达的总转矩呈现阶跃变化。本文在此专利成果基础上,设计反向错位双联结构,实现轴向柱塞液压马达的恒转矩高效输出,对于扩大轴向柱塞液压马达的应用范围、降低液压系统的振动和噪声、提高工作效率具有重要的理论意义和实用价值。     

比例型多泵多速马达传动系统设计与试验

为了解决目前广泛应用的液压传动输出特性单一等问题,基于比例型多泵和多速马达提出了比例型多泵多速马达传动理论。在阐述比例型多泵/多速马达结构和工作原理的基础上,设计了2种比例型多泵多速马达传动系统,并对其在不同工作方式下的输出特性进行了理论分析,且进一步探讨了多泵和多速马达排量比例系数对传动系统的影响。通过对比例型多泵多速马达传动系统的输出特性的理论拓展,得到该液压传动系统在不同工作方式下输出转速和转矩的一般公式,并搭建比例型多泵多速马达传动系统试验平台。试验结果表明:比例型多泵多速马达通过切换多泵和多速马达的工作方式,可输出多级定转速和定转矩,且各级转速和转矩与排量比例系数相关。该研究为比例型多泵多速马达传动系统的设计和应用奠定了基础。     

液压平衡回路在农业收获机械上的应用

在工业生产、工程机械、农业收获机械等液压系统中都离不开液压平衡回路的身影。液压平衡回路在液压执行机构带有超越负载时,通过在液压执行元件的回油腔增加适当背压,能够防止活塞和运动重物在自重作用下出现超速现象,同时可以避免由于超速现象,导致液压泵供油不足而产生液压执行元件(行走泵或液压缸)出现周期性的振动和冲击现象。     

轴向柱塞液压马达机械液压耦合仿真分析

为了使轴向柱塞液压马达仿真模型接近于物理样机,采用机械、液压耦合模型并综合考虑柱塞和缸体、柱塞和斜盘等摩擦副的摩擦力和液体的粘性阻尼以及减小压力脉动的三角阻尼槽等因素,建立了轴向柱塞液压马达仿真模型。液压马达高压油推动柱塞位移、机械能推动柱塞排油,实现液压能和机械能相互转换,主要包括压力源(恒流源或恒压源)、负载(外部阻力矩,转动惯量)、柱塞缸体组件、柱塞往复和旋转运动转换组件、配流窗口等。仿真结果与有关文献中液压马达实验数据进行对比,马达转速、加速时间、最大输出流量的仿真值与实验值误差均小于5%,验证了仿真模型能够保证较好的计算精度。仿真结果表明,由于卸荷槽和腰型槽过渡区域有通流面积突变现象,容易产生局部压力脉冲现象,且转速越高压力波动越大,通过优化卸荷槽结构型式和参数可以减小脉动冲击;液压马达工作特性受负载的影响,负载的总转动惯量大时加速时间长而稳定转速波动区间窄,相应产生的脉动也趋于减小。     

双定子液压马达差动连接理论分析

通过双定子液压马达结构分析,提出了双定子液压马达差动连接的方法.在此基础上,分析了不同作用数的双定子液压马达差动连接方式,推导出不同差动连接下液压马达输出转速和转矩的表达式;针对双定子液压马达排量比例系数C对其差动连接方式的影响,分别找出了单作用、双作用以及多作用双定子液压马达中会使液压马达差动连接出现重复或死点现象的...     

闭式泵控三腔液压缸驱动装载机举升装置特性研究

装载机是一种频繁装卸货物的工程机械,在工作过程中其举升装置及其负载存在大量的重力势能,为回收利用这部分能量,提出闭式泵控三腔液压缸的装载机举升装置。将原有动臂非对称两腔液压缸改为对称液压缸,增加一个势能回收腔,并与蓄能器相连,直接回收与利用重力势能。闭式泵控液压系统通过伺服电机-定量泵驱动三腔液压缸,消除液压系统的节流和溢流损失,并通过采用速度-位置复合闭环控制策略提高举升装置的响应特性。首先对闭式泵控三腔液压缸举升装置工作原理进行分析,搭建其数学模型,并设计相应控制策略;然后构建该装置的多学科机电液联合仿真模型,并验证其可行性;最后构建该装置的试验测试平台,进一步分析其工作与能耗特性。试验结果表明,与无蓄能器参与工作的闭式泵控系统相比,采用该系统,液压缸的平均工作压力由10 MPa降为6 MPa,一个工作周期内系统能耗降低21. 2%;较原有阀控非对称液压缸系统,空载、半载和满载工况下能耗分别降低22. 7%、20. 9%和21. 5%。     

重载并联运动模拟台机构动力特性分析

提出一种适用于重载的6UPS-3UPS/UPU-R并联运动模拟台机构。采用电液混合的驱动方式,该机构具有平衡负载重力的特点。对机构进行了动力学分析,得到了平衡平台对运动平台的作用力和电机扭矩计算表达式。提出了平衡效率指标,并研究了平衡分支相关参数对平衡效率的影响。分析了液压缸对运动平台受力和电动缸驱动力的作用。数值分析表明,平衡液压缸的存在能够有效降低电机扭矩,该并联运动模拟台机构能够以较低的制造成本满足高精度、重载的应用需求。     

小型液压挖掘机电驱动动力源特性研究

传统液压挖掘机多采用定转速柴油发动机驱动液压泵作为动力源,针对发动机经常工作在低效区,油耗大、能效低、排放严重等问题,提出一种变转速感应电动机驱动变量泵动力源,以变量泵快速响应特性弥补变转速电动机动态响应慢的不足。为了充分了解所设计的电液动力源特性,从理论和试验两个方面研究了电液动力源动静态特性。与传统发动机驱动液压泵动力源系统进行了测试对比,结果表明,设计的变转速-变排量动力源在负载扰动测试中转速波动降低了23.5%,在动臂举升过程中,泵输出压力和流量的上升时间分别缩短了14.9%和26.3%,均优于传统发动机驱动液压泵动力源。     

基于效率优化的履带车辆再生制动控制策略

以履带车辆静动液辅助制动系统为研究对象,对液压泵/马达的性能进行了理论和数值分析,获得了液压泵/马达的效率曲线,在此基础上,根据液压泵/马达的效率最优原则,提出了基于液压泵/马达效率最优的再生制动控制策略。仿真结果表明,所提出的再生制动控制策略,在保证整车安全制动的前提下,使液压泵/马达工作在高效率区,实现了液压泵/马达的高效率工作,可进一步提高整车制动能量回收率。     

花生联合收获机秧蔓夹持输送系统载荷谱编制

花生联合收获机夹持输送系统存在经常堵塞问题,对其液压系统的工作载荷进行研究极为关键。为得到反映花生秧蔓夹持输送系统的典型作业载荷谱,根据多次田间试验结果,选取花生秧蔓夹持输送系统液压马达输出轴转速为310、360、410r/min时的工况,进行系统液压马达田间作业载荷测试试验。针对大量的测试数据,采用转折点提取方式将载荷数据压缩至原来的1/50左右;随后利用雨流计数将时域内的载荷转换为雨流域内的均值、幅值载荷;再根据极大似然参数估计法分别对均值、幅值载荷数据进行统计分析。基于拟合检验结果分析得到,当花生秧蔓夹持输送系统液压马达输出轴转速为410r/min时,系统压力载荷均值和幅值分别满足分布均值为7.28、标准差为0.81的正态分布以及阈值为0.32、尺度参数为0.30、形状参数为0.90的三参数威布尔分布要求,可作为系统载荷谱编制的典型田间作业工况。由于室内台架试验以及花生秧蔓夹持输送系统机械零部件测试及产品结构优化设计的需要,将系统液压马达的压力信号转换为扭矩信号。根据均值、幅值的独立性,建立典型作业工况载荷的联合概率密度函数,采用载荷外推法得到液压马达输出轴扭矩的二维载荷谱,同时,结合实际试验加载的需求,进行二维载荷谱的降维操作,根据变均值法得到一维扭矩程序谱。     

主动减震系统摆线泵卸荷槽的流场特性

针对传统摆线泵转速恒定且转速低,应用于主动减震液压悬架系统宽转速运行工况时,存在压力脉动大、容积效率低的问题,从摆线泵配流副结构参数的角度,研究宽转速工况下配流副齿形圆卸荷槽对其流场特性的影响.通过建立不同结构形式的齿形圆卸荷槽配流副三维模型,研究不同齿形圆卸荷槽在变负载及变转速工况条件下的压力脉动及容积效率.研究结果表明:负载条件一致时,高转速工况下齿形圆卸荷槽可提高摆线泵容积效率、降低输出压力脉动,同时增大摆线泵入口压力能够有效提高其容积效率;当转速为5 000 r/min时,无卸荷槽的容积效率为91.8%,全齿形圆卸荷槽摆线泵的容积效率为92.3%;全齿形圆卸荷槽摆线泵输出压力脉动小于无齿形圆卸荷槽摆线泵压力脉动,2种结构对应的摆线泵在宽转速范围内的压力脉动最大差值为0.71%;恒转速时,负载压力越大,摆线泵容积效率越小,压力脉动值越小.     

斜轴式液压变压器效率特性分析

建立了斜轴式液压变压器的排量模型、流量模型、转矩模型和效率模型;在此基础上,绘制了液压变压器的等效率曲线图,揭示了斜轴式液压变压器的效率特性.理论分析与试验结果表明:斜轴式液压变压器在正常工作情况下理论总效率可达到70%左右,而且高效区的范围较宽;液压变压器的总效率随着负载口实际流量或缸体转速的增加有先增大后减小的变化趋势,随着负载口压力或配流盘转角的增加也呈先增大后减小的变化趋势.     

V/F控制模式下恒压泵动力源特性研究

为使液压动力源在负载多变条件下降低能耗提高效率,实现灵活多变的输出流量、压力和功率控制,提出采用变频V/F控制模式下,控制三相异步电机,驱动恒压泵作为液压动力源,实现压力、流量和功率复合控制的高能效电液动力源。针对变频启动慢的问题,在主回路上并联可控蓄能器,采用蓄能器辅助启动。确立了恒压泵、变频器、电机各部分的计算模型以及AMESim软件下的仿真模型和试验原理。进行了动力源压力恒压特性仿真与试验,结果表明恒压仿真模型较准确。P-Q试验表明,利用先导压力阀控制压力动态响应时间不超0.2s,超调不高于15%;流量动态特性差,利用蓄能器辅助启动,带载80MPa转速达到1500r/min,启动时间不超0.2s。功率试验结果表明,高压小流量和非工作周期压力卸荷工况,电机转速由1500r/min降至450r/min,电机功率分别降低70.3%和64.8%;恒压模式下大排量、低转速可以使该试验系统能耗降低约3.8kW。     

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60r/min、压力0~21MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。     

充液压电液阻俘能器理论分析与实验

为了提高微小智能元件的隔振、减振和发电能力,设计了一种充液压电液阻俘能器,其利用薄板变形的叠加理论建立了集中载荷作用下圆形压电振子位移曲线及发电能力的计算模型。研究结果表明,俘能器的输出电压与激振电压成正比,另外在频率固定的情况下,俘能器的输出电压随系统背压的增加,发电电压先增加后减小,存在最佳背压使电压达到最大,而且最佳背压还受频率影响。建立了机电等效模型,通过改变电路阻抗进行等效分析,得到的结果与理论仿真结果一致,说明所建立的电路模型能够真实反映理论模型的特性。