基于AMESim的拖拉机液压提升系统压力冲击研究

为研究某款东方红拖拉机带辅助油缸的液压提升系统压力冲击特性,以其液压提升系统和悬挂机构作为研究对象,建立农具提升和降落时系统的物理、数学模型,利用AMESim软件建立液压系统的仿真模型,并对拖拉机样机进行测试验证模型的有效性。研究结果表明:农具提升时三组油缸无杆腔压力冲击仅为4.72 MPa,整个提升过程压力平稳;农具降落时强压油缸的压力冲击较大,有杆腔压力突增至23 MPa,若农具突然着地强压油缸有杆腔产生的压力冲击与农具重量成正比,回油管路内合适的的背压可有效避免农具降落过快。该方法对研究拖拉机带辅助油缸的液压提升系统性能具有指导意义,为进一步优化设计提供一种思路。     

基于AMESim仿真的稳压阀差动连接液压系统优化

为了减缓传统差动连接液压系统中液压缸快进推动工件时产生的抖动现象,利用AMESim仿真软件,在传统差动连接液压系统模型中加入稳压阀,构建出稳压差动连接液压系统。通过设计对比试验,比较稳压差动连接液压系统与传统差动液压系统在液压缸推动工件或者空程时的压力波动,调整稳压阀等效开口直径,研究稳压阀参数对稳压差动连接液压系统的影响,确定最佳参数值。仿真结果表明:稳压差动连接液压系统在液压缸推动工件时,能明显减缓抖动现象;稳压阀等效开口直径设定为2.9 mm时,液压缸压力波动明显减弱;稳压阀等效开口直径从0.001 mm增大至5 mm过程中,液压缸进油口压力趋于平稳的时间花费先减少后增多,液压缸进油口压力波动先减弱后增强。稳压差动连接液压系统在液压缸稳定性上较传统差动连接液压系统实现了一定程度上的优化,理论上在投入生产后能够减轻能源的消耗,提高系统的稳定性,为二次开发提供参数参考和稳压阀在其他液压系统的仿真试验提供依据。      

基于AMESim葡萄修剪机液压系统设计与仿真分析

葡萄生长期间进行适时修剪,可以减少不必要的营养流失,提高葡萄水肥利用率,但目前葡萄修剪还主要以人工修剪为主,手工修剪不但劳动强度大、生产效率低,而且长期的手工修剪对手指关节损伤大。手工修剪已经不适应现代化农业发展,且严重阻碍葡萄的规模化、标准化生产。使用CAXA软件绘制酿酒葡萄修剪机液压系统原理图的基础上,以葡萄修剪机液压系统中的举升油缸作为研究对象,根据实际需求计算油缸内径和活塞杆直径,并进行强度校核。确定液压系统压力为15 MPa,经过计算液压油缸工作负载为3 526 N,油缸内径为32 mm,活塞杆直径为20 mm。分析双作用单杆活塞在举升油缸内速度以及缸内液体变化规律,利用AMESim软件对举升油缸回路进行建模仿真,经过仿真建模验证活塞杆速度为0.148 3 m/s。并通过田间试验验证其液压回路的正确性。通过仿真结果图像分析工作负载、油缸内径、压力及流量的变化曲线,在田间试验中油缸进口压力达到预定压力15 MPa,出口压力为2.5 MPa,温度保持在29℃～35℃之间,符合设计要求。     

PWM间歇喷雾变量喷施系统中的压力损失和液压冲击

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,流量变化会引起喷杆各管路中的压力损失的变化,电磁阀的快速启闭会在管路中形成液压冲击,致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。为揭示其管路压力损失的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并对其进行了流体动力学分析,确定了不同喷雾流量下的管路药液流态,建立了压力损失和液压冲击的计算模型,分析了0.3 MPa设定喷杆压力下的管路压力损失变化范围和液压冲击幅度,并进行了实际试验测试。结果表明:在0.3 MPa设定喷杆压力下,同一喷头前端管路的压力损失的变化幅度可达140 kPa,不同喷头间的实际喷雾压力差异可达25 kPa,由于电磁阀快速启闭而引起的液压冲击幅值可达170 k Pa。     

双喷嘴射流喷头数值模拟和射程试验研究

介绍了一种新型旋转式喷头——双喷嘴射流喷头结构形式和工作原理.首先对进水口公称直径为10 mm的射流喷头进行数值模拟研究,得到了主喷嘴和副喷嘴出口的压力和流量变化和射流脉冲频率.通过对宏观和微观条件下的喷头内部流动进行研究,分析了射流喷头的工作机理,主要有控制管内压力水流的流动状态和射流空间的低压涡流的变换过程.对双喷嘴射流喷头的射程进行初步试验研究,在0.05~0.25 MPa条件下,选用6.0,4.0,2.5,1.5 mm的喷嘴进行组合喷灌,结果表明射流喷头的射程范围为6~16 m,射程最远的为喷嘴直径4.0 mm×2.5mm的射流喷头,其次为喷嘴直径2.5 mm×1.5 mm的射流喷头,射程最近的为喷嘴直径6.0 mm×6.0 mm的射流喷头,喷头的射程能满足喷灌要求.     

液压破碎锤动态特性的研究

基于能量守恒定律与液压动力学原理,建立了液压破碎锤系统模型,运用AMESim软件对液压破碎锤进行分析,探索液压破碎锤的动态特性。本文分析了液压凿岩机的工作原理,探讨了泵的输入流量、冲击活塞的质量、后腔的活塞杆径与冲击活塞速度极值、冲击频率和单次冲击能间的变化关系以及对液压凿岩机性能的影响,仅供参考。     

液压减振器节流孔与拖拉机减振特性研究

以某型拖拉机悬架系统液压减振器为研究对象,分析其复原阀与压缩阀节流孔截面积比对整车减振性能的影响。建立162个自由度的拖拉机整车Recurdyn动力学仿真模型和液压减振器AMEsim模型,并将两者进行联合仿真,在高速和低速工况,对比分析等效阻尼系数相等条件下的节流孔截面积比大于、等于及小于1的3种方案对整车减振性能的影响。结果表明：为获得更好的整车舒适性,对于常在低速工况作业的农用车辆,液压减振器节流孔截面积比值适宜小于1;常在较高和高速工况行驶的车辆,节流孔截面积比值适宜大于1。该设计原则可应用于拖拉机和其他车辆液压减振器节流孔截面积比的选取。     

拖拉机电液悬挂系统动压反馈校正方法研究

针对拖拉机在运输重型悬挂设备时，压力冲击剧烈、拖拉机会产生较大的俯仰运动等问题，提出了在位置控制系统中加入动压反馈校正环节，增加系统阻尼比，来抑制系统压力波动。该动压反馈校正环节利用压力传感器输出信号，经过控制器微分校正后给系统输入，能够在不影响系统动态刚度的前提下，增加系统阻尼比。首先，通过建立拖拉机电液悬挂的运动学模型，分析研究了各杆件间的转角传动比，并建立了拖拉机悬挂系统的动力学模型，利用Matlab编写程序求解液压缸的负载力，建立了液压系统模型，分析了加入动压反馈校正环节后的液压系统阻尼比变化情况，给出了动压反馈参数的确认方法。其次，应用Matlab/Simulink对所建立的模型进行仿真分析，仿真结果表明：在液压系统提升过程中压力变化较大，最大压力达到5.8MPa，校正后的电液悬挂系统压力波动较小，最大压力仅4.0MPa，在液压系统受到干扰力冲击时，原液压系统压力波动范围为2.7MPa，而采用动压反馈校正后的位置控制压力波动范围为1.1MPa，验证了该校正方法能够有效地提高系统阻尼比，抑制压力波动。最后，搭建试验平台进行试验验证，试验结果表明：拖拉机电液悬挂提升过程中未校正系统的提升最大压力为4.6MPa，且压力振荡下降，而校正后的系统最大压力仅3.8MPa，压力较为平缓。冲击干扰试验中原系统的最大压力达到6.5MPa，压力波动范围为6.0MPa，而校正后的系统最大压力仅为4.6MPa，压力波动范围为4.2MPa，相对于原系统锁止工况，压力波动范围降低了30%。本文提出的拖拉机电液悬挂动压反馈校正方法，可以很好地抑制拖拉机电液悬挂液压缸压力波动，从而达到保护农机具，降低俯仰运动，提高驾驶员舒适性的目的。     

激光冲击强化316不锈钢的滚动接触疲劳性能

对316不锈钢进行激光冲击处理,研究LSP后试样表面的力学性能,包括显微硬度、表面粗糙度和残余应力,同时进行滚动接触疲劳试验,比较了LSP前后试样接触疲劳的S-N曲线.结果表明:LSP能显著提高表面显微硬度,当激光单脉冲能量为6 J时,显微硬度增大20%;激光冲击影响层深度随着激光能量的增大而增大,激光能量为6 J时影响层深度约为0.9 mm;随着激光能量的增大,表面粗糙度呈上升趋势,从0.41 μm增大到1.91 μm;LSP在316不锈钢表面产生高达280 MPa的残余压应力幅值.滚动接触疲劳试验表明:LSP能有效改善316不锈钢的接触疲劳性能,未冲击的试样在接触应力为848 MPa和708 MPa时,疲劳寿命约为4.72×10⁴次和1.08×10⁵次,激光冲击后,在相同应力条件下试样的疲劳寿命分别提高了2.1%和15.0%.     

静压气体润滑机械密封刚度特性的解析法分析

为深入了解静压气体润滑机械密封的刚度特性,采用解析法,针对外加压静压气体润滑机械密封推导了一个刚度解析计算表达式.该解析式计算结果与拟合开启力曲线求导获得的刚度曲线吻合.利用该解析表达式,分析了节流孔直径、气源压力、介质压力等参数对气膜刚度的影响,获得了气源压力或介质压力、气膜厚度影响气膜刚度的三维图形.结果表明,节流孔直径对气膜刚度影响明显,针对所研究的机械密封,节流孔直径约为0.2 mm能获得较大气膜刚度.气膜刚度随气源压力或边界压比(气源压力与介质压力之比)的增加而增加,提高气源压力或边界压比能明显提高气膜刚度;同一压力下,随着气膜厚度增大,气膜刚度先增大后减小,在某一膜厚下气膜刚度最大.针对所研究的机械密封,3~6μm的气膜厚度能获得较大的气膜刚度.     

牵引式疏花机设计与试验

针对疏花环节作业强度大、成本高及机械式疏花装置参数不可调等问题,结合现代化果园种植模式的农艺要求,设计一种牵引式疏花机。通过调整疏花机转轴转速、工作位置、切入角度及胶条间隔等主要参数进行疏花作业,提高装置在果园管理工作中的使用范围,并对牵引机构、传动机构、连杆机构、机架、液压马达、导向滑轨、转动轴、胶条进行结构设计。结合疏花机工作环境及负载力大小,对液压控制系统进行选型与设计,确定液压缸内径为25 mm,活塞杆直径为13 mm,最大负载为2.5 MPa,导向套长度为17 mm,液压泵为2.5 MPa,电机为2.5 kW,并校验活塞杆稳定性。田间试验表明,当整机前进速度为4 km/h、胶条转速为300~400 r/min、胶条间隔为5 cm时,疏除率在29%~35%,满足疏花阶段的农艺要求。     

天然气发动机点火室结构优化模拟研究

为改善大缸径稀燃天然气发动机的点火可靠性,在一台缸径为320mm的点火室式天然气发动机上,应用三维CFD软件CONVERGE进行了数值模拟,分析了点火室喷孔个数、锥形喷孔以及中心喷孔对天然气发动机燃烧和排放性能的影响。研究表明:7孔点火室火焰射流分布更为均匀合理,且在功率和排放上都优于原机;锥形喷孔方案有利于提高火焰射流的贯穿距,提高功率和热效率,并降低NOX排放;中心喷孔方案的优化效果与中心喷孔的直径有关,中心喷孔直径为1.5mm和2.5mm时,可以提高发动机功率并降低NO_X排放。     

铰接摆杆式重型拖拉机线控转向系统仿真与试验

建立了拖拉机空间多体动力学机械系统与线控转向液压系统联合仿真模型,用Matlab编写了相应的模糊PID控制仿真程序,进行了拖拉机线控转向系统原地转向仿真。在平直水泥路面上进行了铰接摆杆式重型拖拉机线控原地转向试验与行驶试验。试验研究表明,所开发的线控转向系统能用于行驶速度小于13 km/h的作业工况。     

旋转喷盘喷头喷嘴直径对喷盘转速和喷灌强度的影响

旋转喷盘喷头已经广泛应用于中心支轴式喷灌机上。针对旋转喷盘过高的转速可能导致喷灌范围减小以及喷灌强度增加问题,试验观测了不同压力(0.070、0.140和0.200 MPa)下安装7种不同直径的喷嘴(2.78、3.97、4.76、5.56、6.35、6.75和7.54mm)时的喷盘转速、喷头流量和喷洒半径。结果表明,(1)当工作压力为0.070、0.140和0.200 MPa时,喷盘转速分别为0.431~0.737、0.987~1.639和1.921~3.128r/min,喷嘴直径增大,喷盘转速也增大,喷嘴直径达5.56mm后,转速基本稳定;(2)喷盘转速随喷头流量的增加而增加,0.070、0.140和0.200 MPa下流量分别达0.714、1.135和3.023m3/h时,转速基本稳定;(3)当喷嘴直径大于5.56mm时,喷洒半径开始减小;(4)喷灌强度随喷嘴直径增加而增加。     

回流孔径对磁力驱动离心泵内部流动的影响分析

为研究回流孔径变化对磁力驱动离心泵内部流场及水力性能的影响,分别以6、8、10 mm等3种不同回流孔径的磁力驱动离心泵模型,通过定常、非定常以及流热耦合等数值计算与外特性试验相结合的方法,开展了回流孔径变化对磁力驱动离心泵外特性、内部流场、温度场以及压力脉动特性的影响规律研究。结果表明,(1)回流孔径的变化对磁力驱动离心泵的扬程、效率及泵内部流场的影响较小,其中随着回流孔径的增大,磁力驱动离心泵扬程及效率呈下降趋势;(2)回流孔径的变化对冷却循环流道内的流场、温度场以及压力脉动性能的影响较大,其中随着回流孔径的增大,冷却循环流场内的压力分布逐渐减小,湍动能分布呈增大的趋势,冷却循环流道的冷却效果逐渐变强,另外回流孔径变化对传播进入冷却循环流场的压力脉动强度影响较小,对冷却循环流场内的压力脉动衰减速度影响较大。综上可知,回流孔径变化对泵内流场的影响较小,对冷却循环流道内的流动特性影响较大。     

不同应力状态下裂隙岩体水力劈裂试验研究

以水泥砂浆作为类岩石材料,采用水-固-热耦合试验系统、电液伺服万能试验机、动态数据采集分析系统以及自主设计研制的高压水密封装置分别进行了不同注入流量条件以及单轴压应力作用下裂隙岩体水力劈裂试验。研究结果表明:无轴向拉压作用下,注入流量越大,试样劈裂破坏历时越短,越容易发生劈裂破坏,且试样水力劈裂起裂水压与劈裂水压的比值Pini/PIc与注入流量呈线性关系;注入流量不变的情况下,垂直裂缝走向的轴向压应力对试样水力劈裂起抑制作用,平行裂缝走向的轴向压应力较小时(0.1~0.3 MPa)对砂浆试样水力劈裂起抑制作用,较大时(0.4~0.5 MPa)对砂浆试样水力劈裂起促进作用。