双泵合流系统电-液联控合流阀设计与试验

设计了一种电-液联控合流阀,电磁阀和换向阀内反馈压力联合控制合流阀的开启和关闭,能够实现油液的双向流动,使流量调速区间更大,执行机构动作更为迅速。基于传统方法确定阀结构参数,设计U型过渡节流槽,在Matlab中建立通流面积模型并进行计算。建立电-液联控合流阀AMESim模型并进行性能仿真,仿真结果表明,该阀控制流量范围为0~5.83×10~(-3)m~3/s,流量变化平稳;在8~11.5 mm阀芯位移区间内,合流阀压力损失随阀口开度增加而降低,当阀芯位移为11.5 mm时,合流阀压力损失为0.18 MPa。起重机卷扬系统试验结果表明,该阀最大流量达6×10~(-3)m~3/s,最大流量下压力损失为0.27 MPa;单泵供油模式下卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为1.9 r/min,启动冲击为2.1 MPa,停止冲击为2.2 MPa,启动响应延时0.7 s,停止响应延时0.8 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为5.2 MPa,停止冲击为1.9 MPa,启动响应延时1.1 s,停止响应延时0.75 s。安装有该阀的双泵合流系统供油时,卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为2.5 MPa,停止冲击为0 MPa,启动响应延时0.65 s,停止响应延时0.28 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为1.57 r/min,启动冲击为2.7 MPa,停止冲击为1.6 MPa,启动响应延时0.57 s,停止响应延时0.31 s。     

基于自适应模糊PID控制下拖拉机液压系统的优化

为了实现拖拉机电子液压系统在田间的压力控制，建立了拖拉机液压控制系统数学模型，并结合压力控制算法设计了拖拉机自适应模糊PID控制系统，以实现拖拉机的压力控制。以传统PID算法、带补偿修正的传统PID算法和补偿修正的自适应模糊PID算法进行试验，验证不同控制器对拖拉机的压力控制效果。研究结果表明：当输入为1.5MPa的阶跃信号，传统PID控制器的响应时间为2.5s,波动范围为0.5MPa;带补偿校正的自适应模糊PID的响应时间为1.5s,波动范围为0.3MPa,响应时间降低了40%,压力波动范围也减少了40%。因此，提出的补偿修正的自适应模糊PID算法下拖拉机液压系统具有更好的动态控制性能。     

静液压传动拖拉机定速巡航控制系统设计与试验

针对现有农机速度调节策略功率匹配度不高、燃油经济性差的问题,以静液压传动拖拉机为平台,基于CAN总线设计了拖拉机定速巡航控制系统。该系统由拖拉机工况采集、负载检测、油门控制、变量泵排量调节、作业负载调节、通信等模块组成。设计了油门调节机构和负载调节装置,获取并解析了拖拉机工况数据,建立了静液压传动拖拉机油门开度、变量泵排量与速度对应的数学模型,制定了发动机转速与变量泵排量协同控制策略。分别在水泥路面空载、田间空载和平地作业3种工况下进行了协同控制策略试验,在平地作业工况下进行了定油门控制策略、油门排量耦合控制策略和油门排量协同控制策略试验。结果表明,3种工况下,协同控制策略的速度控制绝对误差分别为0.005、0.007、0.012m/s;在达到相同目标速度的前提下油门排量协同控制策略降低了发动机转速。拖拉机定速巡航控制系统能够在保证速度控制精度的前提下,减小燃油消耗。     

滚轮压扭型2D电液比例方向阀特性分析

设计了一种滚轮式双向压扭联轴器,以球型滚轮代替滚动轴承,既简化了压扭联轴器的加工,也减小了摩擦阻力;可实现比例电磁铁直线运动和阀芯旋转运动的转换,同时放大阀芯旋转扭矩,并将其与双向比例电磁铁和2D方向阀共轴联接,组成一种压力高、流量大、结构简单的位置反馈型2D电液比例方向阀。进而建立了该阀的数学模型,应用Matlab软件对阀的特性进行了仿真分析。实验结果表明:滚轮型压扭联轴器具有良好的输入输出特性,颤振补偿下空载滞环可达1.0%;系统压力为21 MPa时,包括电磁铁滞环在内,该阀流量滞环小于5%,且线性度和重复特性良好;对应-3 d B、-90°的频宽约为12 Hz;阀的阶跃响应上升时间约为0.45 s,无超调量。     

农用拖拉机不同工况下排放特性

正确解析拖拉机不同工况排放特性是编制排放清单以及分析和控制区域污染物排放的基础。基于实测数据对不同工况下CO、HC、NO_X和PM四种污染物排放特征进行分析。同时分析单一工况参数与污染物排放之间的关联性,并基于BP-MIV模型定量分析不同工况转速、油耗流量以及速度对不同污染物排放的影响。结果表明：CO、HC、NO_X和PM四种污染物耕作模式下的瞬时排放速率分别为0.041 6 g/s、0.013 2 g/s、0.088 g/s、0.011 6 g/s,高于行走和怠速模式;4种污染物基于油耗的CO、HC和NO_X的排放因子表现为旋耕工况下最低。分析单一工况参数与污染物排放之间的关联性,发现发动机转速对污染物排放速率的影响最大。对转速、油耗流量以及速度对瞬时排放速率的影响进行量化,怠速工况下油耗流量对4种污染物的影响最大,而在耕作工况下3种影响因素对于4种污染物的影响程度则各不相同。针对新疆农用拖拉机不同工况下污染物排放的研究有助于厘清农机污染物排放特征,为区域性大气污染联防联控提供数据保障。     

丘陵山地拖拉机液压多点动力输出系统设计与试验

针对丘陵山区地形复杂、地块通常起伏不平,丘陵山地拖拉机在工作时需要调平车身,悬挂装置需要实时调节以适应地形变化的具体情况,设计了一套适用于丘陵山地拖拉机复合作业的液压多点动力输出系统。首先,根据阀的工作原理建立了主要液压阀的数学模型;然后,基于AMESim（Advanced modeling environment of simulation）仿真软件建立了拖拉机液压多点动力输出系统仿真模型。仿真结果表明,右路负载阶跃变化时,系统压力调整时间约0.1s,超调量为2.13%,两路稳态流量保持不变;右路阀芯阶跃变化时,右路流量在7.2~13L/min范围内阶跃变化,调整时间约0.1s,几乎无超调,左路流量波动很小。最后,进行了室内试验,验证了所设计的液压系统具有负载反馈、压力补偿和流量分配等功能。     

拖拉机液压机械无级变速箱控制与交互系统

为了满足拖拉机各种作业工况下的行驶速度及动力需求,对拖拉机液压机械无级变速箱的控制与交互系统进行了研究。首先,针对自主研发的某新型液压机械无级变速箱,简要阐述了其液压功率分流机构与无级调速原理,明确了被控对象与控制量。而后,对变速箱的无级调速与负载自适应控制进行了研究,一方面,提出了变速箱速比的点位控制方法,将变速箱速比在全程范围内划分为96帧,作出每一帧与变量泵励磁电压、变量泵流量方向电磁阀、离合器电磁阀的动作关联查询表,通过程序指针的顺序移动实现无级调速与段位切换;另一方面,基于发动机功率控制的要求,提出了一种负载自适应速比调整策略,给出了相应的模糊控制表,并分析了该算法在不同段位区间内的性能;而后,阐述了无级调速拖拉机的交互挡杆与变速箱电子控制单元设计;最后,基于所开发的控制系统进行了拖拉机加速和负载自适应调整试验。研究结果表明,点位控制时拖拉机的速比调节过程较为稳定,属于开环控制;负载自适应控制时的变速箱速比完全取决于负载变化,属于反馈控制。研究结果表明,所设计的控制系统可以很好地对拖拉机液压机械无级变速箱实施控制。     

稀燃纯氢发动机怠速燃烧与循环变动试验

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸发动机上,就怠速、稀燃条件下纯氢发动机的燃烧与循环变动特性进行了试验研究。试验结果表明,在过量空气系数为2.08~3.20,利用原机电子控制单元自动调整点火角及怠速马达开度可以将纯氢发动机怠速转速控制在原机目标怠速(790 r/m in)附近。随着过量空气系数的增加,发动机传热损失有所降低,但平均指示有效压力及燃烧持续期的循环变动略有增加。当过量空气系数由2.08提高至3.20时,每循环进入发动机的燃料能量流量减少约15.4%。     

单缸轴向液压约束活塞发动机的输出特性仿真

阐述了单缸轴向液压约束活塞发动机的工作原理,通过运动学、动力学分析和数值模拟,得到了试验样机的输出特性。输出压力在同流量情况下随油门开度增大明显升高,同油门情况下存在最大压力工况。油门开度为80%、输出压力为1.1239MPa、输出流量为3.7571m3/h时,燃油消耗率为291.2521g/(kW·h),处于全工况最小值。     

水泵选型与运行模式对变频调速供

从离心水泵工况分析入手，研究了变频调速恒压供水系统中水泵的适用性问题，给出了保证系统高效运行的水泵选型控制参数。在水泵选型和运行调度都合理时，变频调速供水系统才可取得预期的节能效果，小流量条件下需辅以气压给水技术节能。为充分利用高效率调速运行的流量区间，设定的工作压力应等于或略大于所选水泵高效区右端点的扬程。同型号水泵并联工作，只对1台水泵调速时，调速泵仍然存在小流量供水现象；设定工作压力下单泵最大供水量大于高效调速区间下限流量的2倍时，对2台水泵实施调速可避免水泵工况点偏离高效区。     

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。     

混氢改善汽油机低怠速性能研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,试验研究了混氢对发动机低怠速性能的影响。在怠速转速不变、维持进气混合气处于当量比的条件下,在0～6%的范围内逐渐增加氢气在总进气中的体积分数,测试了发动机转速分别为800、700、600 r/min时的低怠速性能。试验结果表明,纯汽油机怠速为800 r/min时,发动机稳定运行的燃料能量流量Ef为30.8 MJ/h,而当混氢分数增加至6.0%、怠速转速降至600 r/min时,Ef降低至18.6 MJ/h;随进气混氢体积分数的提高,发动机低怠速时的燃烧持续期缩短,HC、CO及NOx排放量降低,循环变动也减小。可见,进气掺氢可有效改善发动机的低怠速性能。     

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。     

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。     

履带拖拉机液压控制差速转向系统设计与试验

履带拖拉机控制液压变量柱塞泵的流量和方向驱动液压马达,液压马达动力和发动机传入变速箱的动力汇合,实现行驶和差速转向.现有技术存在两方面问题:一是倒车时方向盘转向和车辆驾驶习惯相反;二是在停车和行驶时会停不稳、行驶跑偏.为此,通过对液压油路进行设计和増设控制阀等方法,实现了倒车时正常转向功能;设计了双定位精准调节机构,使...     

果园对靶喷药控制系统的设计及试验

针对目前果园喷药作业现状,设计了果园对靶喷药控制系统。该系统根据霍尔(测速)传感器实时检测拖拉的行驶速度,采用红外传感器列阵探测果树树冠,根据靶标检测信息和行驶速度来控制电磁阀的频率与占空比,从而调节喷头流量,实现了基于果树树冠检测的对靶变量施药。室外对靶施药试验结果显示:在传感器探测范围内,果树靶标识别率100%,喷药覆盖率100%;当拖拉机速率不超过1.16m/s时,对于同一靶标区域,速度几乎不影响靶标的检测宽度;同等条件下,速度越大,喷药宽度的相对误差越小。     

变量施肥液压驱动系统设计及试验研究

针对变量施肥液压驱动系统转速控制精度不高、存在小范围转速波动及无法实现系统的无差控制等问题,设计开发了变量施肥驱动系统,并采用阀控马达的驱动方式。本文以国内外变量施肥驱动装置研究现状及发展趋势为指导,全球定位技术、地理信息技术和软件工程作为基础,设计了变量施肥驱动系统,利用液压马达排量大、转速低的特点,通过控制进油回路中的比例型流量控制插装阀的开度来实现液压马达的无级调速,进而达成变量施肥中对排肥轴速度控制的要求来实现变量施肥。室内试验结果表明:作业质量符合农艺要求;变量施肥驱动系统设计合理,为变量施肥的试验提供了技术支持。     

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.     

高频二维脉宽调制转阀流体控制特性研究

传统的阀控液压系统是利用液压阀节流孔来控制流量,存在很大的节流损失。基于数字液压的思想及受高速开关阀全开和全关状态理论上无节流损失的启发,本文提出二维脉宽调制转阀构型,将液压系统流量以流体脉宽调制的方式进行控制及分配,降低节流损失,同时通过主动溢流方式极大地消除溢流损失。在高压（负载）支路和低压（油箱）支路之间通过阀芯旋转快速高频切换输出离散流量;通过阀芯轴向位移控制占空比（恒定转速下,负载支路连通时间与回油支路总连通时间的比）以实现输出平均流量的控制。通过数学模型、仿真以及实验验证了高频二维脉宽调制转阀可将流体连续性流动转变为离散、可控的流动,从流体系统工作介质离散化的角度实现了一种新的流量控制方式。