拖拉机电液提升控制阀的设计研究

拖拉机电液提升控制阀是拖拉机电液提升系统中的重要部件,主要用于控制拖拉机悬挂农具的升降。为此,分析了电液提升控制阀的工作原理,并对其进行了结构设计与数学建模。利用AMEsim软件建立了电液提升控制阀的HCD模型,并对其工作性能进行了仿真分析。仿真结果表明:所设计电液提升控制阀响应快且变化平稳,控制电流与输出流量、液压缸移动速度线性度较好,满足实际工作需要。     

控制阀流量特性与补偿

分析了控制阀的理想流量特性,给出了典型理想流量特性间相互变换的补偿函数。      

电液比例负载口独立控制系统压力流量控制策略

介绍了电液比例负载敏感负载口独立控制系统组成结构和工作原理,建立了该系统的数学仿真模型;针对执行元件的不同工况,分别设计了基于计算流量反馈的速度控制器和基于压力闭环控制的压力控制器,实现了系统的压力流量复合控制;仿真和实验结果表明,该控制系统有较高的速度控制精度和良好的节能效果.通过变参分析,研究负载口独立阀单元频响和阻尼及死区对系统控制性能的影响,为负载口独立阀单元的开发和应用提供理论指导.     

拖拉机液压底盘液控比例流量阀设计与试验

为提高液压驱动拖拉机行驶时的调速稳定性和低速行驶时的平顺性,设计了一种液控比例流量阀。该阀设计有压力补偿功能,以消除压力波动对流量的影响,提高了流量控制精度。通过传统计算和仿真验证的方法对该阀进行结构参数设计。基于阀口迁移理论设计了阀芯节流槽,以增大调速区间。仿真结果表明:该阀控制流量范围为0~5.67×10-3m3/s,流量变化平稳,流量调速控制压力区占总控制压力区间的68.4%;压力补偿阀控制补偿压力在0.3~0.7 MPa的范围内,可使比例换向阀流量稳定。试验结果表明:拖拉机空载、发动机怠速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的45%;拖拉机空载、发动机高速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的62%;拖拉机重载、发动机怠速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的49.5%;拖拉机重载、发动机高速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的48.5%;当控制压力为0.78 MPa时,液控比例阀流量稳定在8.33×10-5m3/s;当控制压力为0.84 MPa时,液控比例阀流量稳定在2.5×10-4m3/s。     

可变喷嘴涡轮增压器电液控制阀仿真与实验

根据AVNT控制系统组成及工作原理,建立凸轮位置反馈式AVNT阀的数学模型,分析了控制系统的稳定性和电流-转角特性.仿真结果表明,由幅值裕量、相位裕量和响应时间可知控制系统稳定且具有较好的动态性能.AVNT阀安装到涡轮增压器上,通过曲柄轴转角随输入电流变化的实验,验证了仿真模型的可行性.     

电液比例负载口独立控制系统压力流量控制策略

介绍了电液比例负载敏感负载口独立控制系统组成结构和工作原理,建立了该系统的数学仿真模型;针对执行元件的不同工况,分别设计了基于计算流量反馈的速度控制器和基于压力闭环控制的压力控制器,实现了系统的压力流量复合控制;仿真和实验结果表明,该控制系统有较高的速度控制精度和良好的节能效果。通过变参分析,研究负载口独立阀单元频响和阻尼及死区对系统控制性能的影响,为负载口独立阀单元的开发和应用提供理论指导。     

拖拉机电液耦合转向试验平台设计与硬件在环试验

针对电液耦合转向方案转向特性尚不明晰、转向数据采集和记录困难等问题,提出一种硬件在环拖拉机电液耦合转向试验平台设计方案。平台参数设计过程主要考虑功率损耗,为了满足电液耦合转向系统的性能要求,进行精度设计与量程设计。通过总体参数设计,得到电动助力、液压助力和阻力加载系统的参数计算模型,并基于AMESim建立电液耦合转向系统的控制与机械模型仿真进行了参数优化。通过基于dSPACE以及PXI的硬件在环控制方案,进行了各类转向工况试验验证,验证结果表明：阻力加载模拟系统能根据不同的地面条件、行驶工况等参数实现动态加载,响应速度和控制精度均能实现田间阻力模拟要求;电液助力转向系统能够产生较好的平滑助力,具有良好的转向路感;控制系统能与各传感器硬件协同配合,使拖拉机电液耦合转向试验平台具有良好的响应特性,能够真实还原拖拉机转向过程。     

电液混合驱动大惯量回转系统特性与能效分析

为了解决大惯量回转系统频繁启动和制动作业导致节流损失大和制动动能浪费严重的问题,提出一种电气和液压混合驱动大惯量回转系统。系统采用永磁同步电机作为主动力源,控制回转系统运动;由蓄能器提供动力的液压马达作为辅助动力源,为电机启动加速提供扭矩补偿,蓄能器高效回收制动动能再利用。建立多学科联合仿真系统模型,基于主辅动力源合理供给原则,设计全周期工况识别速度控制策略,搭建电液混合驱动回转试验平台,对回转系统的特性和能效进行分析。研究结果表明,电液混合驱动大惯量回转系统,随着转速和转动惯量的变化,回转制动动能回收效率为40.5%～65.9%。相同工况下,与纯电机驱动系统相比,电液混合驱动系统启动加速时间减小1.2 s,制动动能回收效率为63.5%,降低系统能耗40.8%,使回转系统更加平稳地运行。     

小管径小流量与大管径大流量滴灌带对比试验分析

通过对新开发的小管径小流量滴灌带(Φ12～1.3L/h)与目前大田推广应用的大管径大流量滴灌带(Φ16～2.6L/h)大田对比试验,结果表明小流量滴灌带可节约用水10%～15%,同时降低滴灌系统的成本15%左右,并可节约人工,提高灌水均匀性,能够满足大田滴灌生产的需要,起到节支增效的作用。     

大流量压电式喷油器设计与试验

分析了大功率柴油机喷油流量要求,提出了压电喷油器主要部件的设计参数.结合实际发动机,确定了大流量压电式喷油器的设计方案,计算了两种压电堆和液力放大机构的输出参数,确定了双排不同喷孔直径的布置方案;通过试验分析压电执行器的响应速度,确定了喷油器最小喷射间隔时间为0.6 ms,经喷油器喷油效果验证表明:压电执行器、液力放大机构和双排喷孔的方案能满足大流量喷油的要求.     

基于联合测控的电液伺服阀动态性能测试研究

针对电液伺服阀动态特性测试精度低、高频控制效果较差的问题,在GB/T 15623.1—2003基础上构建电液伺服阀联合测控平台,利用PLC系统对作动筒进行低频控制,减小了测试原理误差。提出了一种对扫频控制信号进行积分计算来进行频率响应特性分析的计算方法。利用Lab VIEW软件采取定采样、变采样率的方法发出信号,实现对扫频信号的精确控制。给出了MOOG D761-2716A型机械反馈伺服阀及MOOG D661-1945E型电位移反馈伺服阀的动态性能实测曲线,试验证明,所提方法对电液伺服阀动态性能测试精度可达±4%。     

螺纹插装式液控换向阀的状态变量模型与仿真

基于现代控制理论的状态空间法,建立了螺纹插装式液控换向阀开、闭过程的动态特性数学模型。选用四阶龙格-库塔算法,采用C＋＋编程,对液控换向阀开闭过程动态特性进行了仿真。研究了阀的结构参数和系统的性能参数对阀的开、闭动态过程性能的影响,分析确定了阀的结构参数。     

重型拖拉机电液提升器多路换向阀仿真与试验

以多路换向阀为研究对象,分析了多路换向阀的工作原理和结构特点,利用压力-流量方程、孔道流量连续性方程及阀芯力平衡方程建立了多路换向阀的状态方程,并运用Matlab/Simulink软件,选择四阶龙格-库塔算法对其进行了动、静态性能仿真分析。基于闭心式负载传感液压系统试验平台,对多路换向阀进行了试验研究,试验结果表明：整个液压系统的压力损失在1.5MPa左右,负载压力阶跃变化时,多路换向阀可实现负载补偿功能;手动换向阀芯位移阶跃变化时,多路换向阀内压力冲击小、响应特性好;系统流量仅与多路换向阀调速节流口开度大小有关,不受负载变化影响,调速性能良好,满足重型拖拉机电液悬挂系统对多路换向阀的性能要求。     

基于BOOST电路的电磁阀流量控制器设计与试验

精准施药过程中变量喷雾电磁阀对流量的控制起着至关重要的作用。为了提高电磁阀工作的线性区间,设计了由单片机、脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)发生器和电磁阀驱动电路组成的电磁阀流量控制器。该控制器利用电磁阀的电感特性,将BOOST电路和传统的电磁阀驱动电路相结合,为储能电容提供高电位电能。采用双电压驱动的电磁阀,无需额外的电源电压转换电路,通过对电磁阀高频通断工作模式的精准控制,实现了高电压打开、低电压高频率维持导通,关闭时快速释放能量。测试了改进前后不同压力(110、180、250、320、390 k Pa)和不同占空比(3%～97%)下的流量。结果表明,5种压力下,改进后的流量线性区间分别从10%～92%、10%～92%、10%～92%、10%～92%、8%～92%提高至4%～92%、4%～94%、4%～94%、4%～94%、3%～94%。与未改进的方法相比,设计的基于BOOST电路的电磁阀流量控制器适用于更宽范围的流量线性区间。     

电控线性转板式气体流量调节阀结构设计与实验

提出了一种电控线性转板式流量调节阀(阀门通径DN50),阀芯开口采用专门设计的形状以实现开度与流量的线性关系,驱动系统采用减速步进电机以保证阀门开度的精度和重复性。采用面积割补法推导了阀芯曲线方程,设计了特殊的平面旋转密封结构,并采用数值模拟和实验验证相结合的方法进行了验证。理论计算和实验结果均表明设计的阀门线性相关系数大于0.99,不同开度的重复性实验表明,不同开度流量重复性优于0.26%,验证了该结构阀门的性能。     

调节阀流量特性分析及网孔型套筒阀优化计算

利用CFD技术,模拟计算了两种调节阀简化模型的流量特性曲线,其中扇形模型的流通面积与行程之间是线性关系,而环形模型的流通面积与行程之间是平方关系。针对一种工程应用的网孔型套筒阀提出了优化方案并比较了优化前后的流量特性,优化前的网孔型套筒阀网孔数量均匀分布,而优化后的网孔数量逐渐递增。结果表明,扇形模型的流量特性曲线接近直线型,而环形模型的流量特性曲线接近对数型;优化前的网孔型套筒阀的流量特性曲线为直线型,优化后则为抛物线型,可以满足其他的流量调节需求。     

两级电液伺服位置控制研究

为解决大负载、长行程位置控制系统中不能同时满足伺服缸活塞杆工作行程与控制精度的问题,提出了速度开环控制加传统的位置闭环控制的控制策略。在速度开环控制中比例调速阀控制调速缸,解决了工作行程不能太大的问题;在位置闭环控制中比例伺服阀控制伺服缸,解决了控制精度低的问题。此外为了解决设定位移经常变动和超调量过大问题,在位置闭环控制系统的PID控制器中分别采用了微分先行和积分分离控制算法。仿真结果验证了该策略的可行性与有效性。     

导航专用液压控制阀测试平台设计及性能试验

为了选用合适的方向控制阀,解决拖拉机自动转向系统中导航阀组的设计问题,研制了导航专用液压控制阀测试平台。应用 C＃语言开发监控系统软件,通过 CAN 总线与现场控制器通讯,实时采集被测阀各口流量、压力,通过RS485总线传输至上位机进行分析、处理。应用该平台分别对电液伺服阀和比例方向阀进行了性能试验。试验结果表明,电液伺服阀QDY12和比例方向阀KDG4 V-3 S-33 C22 A均可满足导航要求。     

基于PLC的变量施肥控制系统设计与试验

提出了一个以PLC为主机,集成光学传感器和控制装置的变量施肥控制系统。根据实时监测的作物光谱信息和施肥机具的实际前进速度调节施肥量。系统采用无损测试技术和模糊控制算法,通过归一化植被差异指数测量仪实时获取归一化植被差异指数,结合施肥机具行进速度调节执行机构中的电磁阀,实现实时变量施肥。