跨式油茶果收获机履带底盘行走液压系统设计与试验

跨式油茶果收获机在丘陵山地作业时需要较大的牵引力,且要求行走平稳。本文基于机液联合仿真技术对跨式油茶果收获机底盘行走液压系统进行设计,以达到动力匹配及行走性能较优的目的。在RecurDyn软件中建立了跨式收获机履带底盘虚拟样机模型,采用谐波叠加法构建了B级路面谱,仿真分析了跨式履带底盘直线行驶和差速转向的动力学特性。通过AMESim与RecurDyn软件对收获机行走系统进行机液联合仿真,研究底盘在直线行驶与差速转向工况时行走马达液压特性。研制了全液压驱动的跨式油茶果收获机,进行了地面直线行驶与差速转向测试,结果表明：底盘直线行驶偏移率为1.7%;直线行驶时,行走马达流量稳定在23 L/min,压力稳定在1.5 MPa;差速转向时,行走马达流量稳定在22 L/min,压力在2～12 MPa范围内波动,验证了跨式履带底盘行走液压系统的稳定性。     

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。     

梳夹式红花采收机液压系统设计

针对目前红花的采收效率低下,主要依靠人工采摘等问题,设计一种梳夹式红花采收机;结合红花植株高低不同和地形变化,设计一种可实现驱动红花采摘头工作以及可以随时根据地理环境调整红花采摘头转速的液压系统;采摘头转速范围为60～150 r/min,并可以根据植株的高低对采摘装置进行升降调节。通过工况分析和理论计算,对红花采收机液压系统主要元件进行选型,确定液压缸内径为80 mm,活塞杆直径为56 mm,选行程为350 mm。根据系统需求确定液压泵排量为45 mL/r。通过对液压系统的性能验算,可知液压系统压力损失为0.39 MPa,满足系统设计要求,通过对梳夹式红花采收机液压驱动系统仿真分析,仿真结果表明液压马达扭矩为515 N·m,与理论计算值509 N·m大小基本相符,满足采收机对动力的要求。为梳夹式红花采收机的研发提供理论依据。     

丘陵山区果园作业平台的设计与试验

为解决目前丘陵山区修剪果树和采摘果实主要靠爬树、登梯容易造成失稳及现有机械不能自动调平的问题,设计了丘陵山区果园作业平台。经计算和分析,确定该机配套动力为13.2k W小四轮拖拉机,采用静液压三角形调平机构和180°回转结构,可实现工作平台的自动调平和回转。对升降平台进行性能检测,结果表明:其工作性能稳定,最大承载质量150kg,最大提升高度1.5m,回转转速0.1r/min,升降速度0.1m/s,水平面、10°和2 0°坡面上调平误差均在0°~3°范围内,满足设计要求。     

WY80型液压挖掘机液压系统的维修

20 0 2年我们对一台WY80型液压挖掘机的液压系统进行了大修 ,该机采用双联斜轴式轴向变量柱塞泵、整体式多路换向阀、斜轴式轴向定量柱塞马达、液压先导操纵等 ,组成双回路全功率变量液压系统 ;驱动变量双泵的动力是F6L91 2型柴油机 ,标定转速 2 5 0 0r min ,标定功率为 70kW( 95Ps)。A8V80型双联斜轴式轴向变量柱塞泵 ,由两个轴向柱塞泵、分动齿轮和全功率调节器组成。双联泵摆角 0～ 2 5°之间 ,排量 80mL r,最大流量 2× 1 69L min ,最大工作压力为 2 5MPa。双联泵共用一个功率调节机构 ,在变量范围内 ,两泵摆角始终一致 ,对两条回…     

秧蔓夹持输送液压系统性能分析

为实现花生联合收获机的轻简化，设计了花生秧蔓夹持输送液压系统。基于花生联合收获机秧蔓夹持输送系统工作特点，分析了不同夹持输送速度工况下液压系统的工作性能。当秧蔓夹持输送系统驱动马达输入流量17 L/min时，随着秧蔓喂入，系统压力急剧升高，夹持链条出现严重的堵塞现象；当驱动马达输入流量20 L/min时，秧蔓喂入量较大时，系统偶尔出现压力升高点，压力升高点容易出现夹持链条堵塞的现象；当驱动马达输入流量23 L/min时，链条夹持秧蔓比较流畅，无堵塞现象。花生联合收获机秧蔓夹持输送液压系统工作特性分析，可为秧蔓夹持速度控制方法的研究提供理论依据。      

基于AMESim的气力式直播机风机驱动液压系统设计

为实现气力式直播机风机转速随播量可调,提高播种均匀性,设计气力式直播机风机驱动液压系统,液压系统采用节流调速回路,采用压力补偿阀确保系统流量不随负载变化,风机转速在1 500～2 900 rpm范围内根据播种量变化可调,确保播种均匀稳定。使用AMESim软件对系统建模并仿真,仿真结果表明:系统的流量、压力和输出扭矩均符合设计要求,闭环反馈控制确保较高的控制精度,风机实际转速与目标转速最大误差值为13.28 rpm,相对误差率为0.45%,验证液压方案的可行性。     

果园有机肥深施机分层变量排肥控制系统设计与试验

果园不同深度的土壤养分不同，果树根系分层吸肥能力不同，有机肥分层变量深施可以解决传统施肥存在的养分分布不均和肥料利用率低等问题。针对有机肥分层变量深施的排肥控制问题，本文设计了排肥控制系统，可以根据用户设置的各层理论排肥量和作业速度，实时计算液压马达的理论转速，并采用PID算法控制比例流量阀开度，调节马达转速驱动螺旋输送器排肥，实现分层变量排肥。将AMESim中建立的液压系统模型与在Matlab/Simulink中建立的控制模型进行联合仿真，整定PID参数。液压马达转速调节性能试验中最大超调量为14r/min，达到稳定转速的时间最大为6s，控制性能较好，表明通过AMESim-Matlab/Simulink联合仿真，能够快速便捷地整定PID参数，结果准确可靠。排肥控制性能试验中排肥量相对误差最大6.20%，变异系数最大8.69%，排肥量准确性和均匀性均达到要求。设计的控制系统具有较好的性能，能为果园有机肥分层变量深施提供技术支撑。     

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。     

基于PVG的甘蔗联合收割机负载敏感控制研究

为解决甘蔗联合收割机液压系统在时变工况下的载荷匹配和速度稳定性问题,首先通过试验测试甘蔗有倒伏和无倒伏两种典型工况下关键部件中液压马达的工作载荷和转速,运用Ncode软件进行数据处理。试验数据分析表明:甘蔗机械收获的过程中,各工作部件的载荷和转速随时间的变化而变化,在有倒伏工况下载荷最大波动幅度达到13 MPa,转速最大波动幅度达到269 r/min。基于甘蔗联合收割机的载荷特征,选取PVG(Proportional Valve Group)电液比例阀组进行负载匹配,运用AMESim对液压系统的运行特性和节能机理进行研究。仿真结果表明:采用PVG比例阀的负载敏感系统相比较于节流调速系统,在有倒伏情况下马达转速波动幅度可减小到15.38 r/min,无倒伏情况下工作部件的功率消耗最高可降低59.81%。     

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。     

甜菜收获机自动对行液压纠偏执行系统设计与试验

随着农业机械机电液一体化程度以及设备性能的不断提高,甜菜收获机也逐渐向自动化智能化方向发展。为此,设计了甜菜收获机自动对行液压纠偏执行系统总体机构,确定了系统工作原理。通过设计、计算分析,确定了液压元器件的主要结构和工作参数。同时,应用AMESim软件对系统进行了建模与仿真以及动态响应特性分析,确定了液压流量和压力的取值范围。对系统进行了物理样机设计和台架试验,得出了液压流量和压力对性能指标系统反应时间的影响规律和趋势,以及液压流量和压力的最佳取值,即当液压流量为25L/min,供油压力为18MPa时,系统反应时间最小。     

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。     

自走式喷雾机底盘静液压驱动系统设计与试验

为解决我国自走式喷雾机底盘液压驱动系统发展滞后，无法满足自走式喷雾机驱动需求的瓶颈问题，设计一种可应用于自走式喷雾机底盘的闭式静液压驱动系统。系统由1台柱塞液压泵、4个并联的液压马达、驻车制动器和分流集流阀等组成，依靠调节补油压力实现高低速切换和驻车制动，行车制动通过泵和液压马达的反向利用实现。在满负荷、高温和不同行驶速度条件下，对液压驱动系统的性能进行试验测试。结果表明:液压驱动系统设计原理正确，各功能均能顺利实现；系统最高工作压力39 MPa，壳体泄油压力＜0.3 MPa，补油压力2.4 MPa；冲洗阀冲洗流量11~14 L/min，能起到良好的液压系统冷却和清洁功能。配合安装的散热器，液压系统内液压油的温度能维持在系统允许的70 ℃以下。满载条件下长时间工作，液压系统性能稳定、可靠，系统的各主要参数都能维持在合理范围。      

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。     

日产EX200—2挖掘机液压系统故障一例

一台EX200—2型挖掘机在作业中突然出现铲斗油缸不能工作现象,此时其它油缸和马达工作正常。该机是全液压式挖掘机。液压系统主要由主油泵、先导泵、控制阀、液压油缸、回转马达和行走马达组成,并具有主油路和先导油路两个液压回路。油泵通过主油路向液压油缸供油,先导油路用来操纵液压部件。根据故障现象分析可能有以下几种原因:     

3GP1型果园采摘作业平台液压系统设计研究

针对果园采摘作业平台自动化程度低、在升降调平和输送果箱过程中稳定性不高的问题,设计了一种新型果园采摘作业平台液压系统,提高了作业平台升降调平和输送果箱时的稳定性。为此,分析了作业平台的结构及工作原理,介绍了液压系统的组成和原理,计算确定了液压系统的各项技术参数,并对各液压元件进行了选型。试验结果表明:该机工作性能良好,液压系统稳定可靠,3h系统温升53℃、升降油缸压力13.8MPa、下输送机构油缸压力13.1MPa、平台举升用时26s、左右调平用时9s等各项检测值均在设计要求范围内,能够满足使用要求。     

多泵多马达调压系统理论分析与实验

传统的压力控制回路中,动力元件都采用传统的单作用泵。当回路只用一个泵提供压力时,压力控制回路无法满足系统对多个流量的需求。而多泵和多速马达是基于双定子理论所设计的一种液压元件,可实现一个泵（马达）的多输出。当代替传统单作用泵和单作用马达用于传统液压回路中时,此时的液压回路就是一种新型的液压回路。由于元件的特殊性,使系统可满足多输出、多功率的需求。新型液压回路减少了很多控制元件,所以在实现与传统液压回路相同功能时,新型液压回路可节约很大的能量。多泵多马达调压系统的实验结果表明,由于泄漏原因,导致泵随压力增加,实测流量减少;双定子泵的容积效率随着压力的增大而减小,机械效率和总效率随之增大而增大。尽管由于一些不可控因素导致的误差,但也证明了回路的可行性和元件的原理正确性。     

玉米中耕变量施肥电控液压驱动系统设计与试验

针对玉米中耕追肥时肥料利用率低、液压驱动变量施肥转速控制效果差,以及电机驱动力不足等问题,设计了大垄双行玉米中耕变量施肥电控液压驱动系统。系统主要包括光谱传感器、车载计算机、控制系统及液压系统。电控液压系统主要由液压泵站、电磁比例阀、液压马达、编码器及移动控制器等组成。移动控制器以微控制单元为核心,通过PID控制算法输出PWM信号,驱动电磁比例阀,达到稳定控制液压马达转速目的。搭建室内台架试验台,采用MatLab对电控驱动系统PID控制进行仿真测试,以减少整定PID系数次数,提高整定效率,初步确定PID参数分别为K_P=4.59、K_I=0.469、K_D=0.117。室内台架试验结果表明:确定PID控制参数分别为0.73、0.47、0.40,设定转速指令为100r/min时,电控液压驱动系统的超调量为13%、响应时间为0.85s,系统等幅振荡稳定后平均转速为99.8r/min,转速偏差为0.2%,转速控制精度高。田间试验表明:电控液压驱动系统控制精度高,在不同转速下转速控制精度可达98%,均可达到稳定控制的效果,可满足玉米中耕变量施肥精准控制的要求。     

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。