基于AMESim液压系统管路动态特性的研究

该文对液压系统管路的动态特性开展研究,理论推导了管路谐振频率、管路传递矩阵等主要参数的计算表达式。引入基于AMESim软件的时域、频域分析方法,通过对经典管路水锤现象进行时域、频域对比分析,证明AMESim软件能有效的模拟管路的实际情况,并能真实的反映管路在时域和频域内的动态特性。在此基础上,将该方法应用于液压伺服系统液压源与伺服阀之间长管路的动态特性分析当中,探索管长、管径及管厚与管路谐振频率及相位差之间的关系。分析结果表明:随着液压管道长度的增加,管路谐振频率显著降低,相位差增大,系统响应时间变长;随着管道内径的增加,管道压力幅值比增加,而谐振频率及相位差变化不大;管道厚度对系统动态特性影响较小。该研究可为液压系统管路设计提供参考。

基于AMESim蓄能器组的动态特性研究

蓄能器具有提供能源、消除脉动、吸收液压冲击和回收能量的功能,在液压系统中具有非常重要的作用。随着液压技术的不断发展,重载、大流量的大型工程液压设备层出不穷,大容量蓄能器的需求也日益增多。然而,大容量蓄能器因惯性大、反应不灵敏,并且制造难度相对较大而制约着其发展。工程上通常采用蓄能器组代替单一大容量蓄能器,然而如何正确地选择蓄能器组最大化地发挥蓄能器的作用成了一个需要解决的问题。该文主要对多个小容量蓄能器并联构成的蓄能器组进行理论分析,建立相关零部件的数学模型,借助AMESim软件定量分析蓄能器组的动态特性,研究在不同频率加载的前提下蓄能器组的供油能力和抗管路压力波动能力。该文的研究将为选择合适的蓄能器组提供帮助。

机械装备中的惯性力补偿控制方案研究

惯性是物理学中最基本的概念之一,惯性力存在于一切有质量且构件质心有加速度或有角加速度的机械装备中。当机械装备启动、急停、高加速度运转时,随着机械零部件运动而产生的惯性作用会给装备本身产生附加力,不仅会增加运动副中的摩擦力和构件内应力,还会影响设备的控制精度。大型、重型液压装备由于其运动部件质量大,动态加载时较大的加速度会产生很大的惯性力,给动态控制带来不利影响。基于此,该文阐述了目前机械领域中针对惯性力的补偿研究成果,从回转运动场合,平面运动场合和复合运动场合三个方面对惯性力补偿控制问题进行了详细的分类和总结,希望能对大型、重型液压装备中不同运动场合的惯性力补偿控制方案研究提供参考。

基于AMESim多泵合流液压能源系统的研究

随着液压传动技术朝着高压大流量方向发展,大功率的工程设备层出不穷,当单一液压泵无法满足设备液压流量的需求时,工程上通常采用多泵合流的方式实现较大的输出流量。多泵合流方式除了能够输出较大的流量外,还可以通过不同排量泵的组合形式产生不同的流量输出实现液压系统的节能控制。基于此,该文主要对采用普通交流电机-定量泵的多泵合流液压能源系统进行理论分析,建立相关数学模型,利用AMESim软件进行仿真分析,研究多泵合流节能控制过程中不同泵组的启闭对管路压力的影响规律。采用PID控制器实现管路压力的闭环调节,降低了泵组切换对管路中压力波动的影响,从而为多泵合流液压能源系统的设计和节能控制提供参考。

基于ANSYS大流量管路流固耦合振动分析

该文对液压系统管路流固耦合进行研究,建立大流量液压管路和流固耦合的数学模型。应用ANSYS软件研究不同条件(管路支撑间距、管路厚度)对管路特性的影响。分析结果表明:在其他条件不变的情况下,随着两支撑间距的增加,管路固有频率呈先增大后减小的趋势;随着管路厚度的增加,管路刚度增强,其固有频率也逐渐增大。在此基础上以超大型三轴试验仪为例,根据实际情况建立其大流量回油管路模型,探讨其振动问题。最后,应用以上研究结论提出不同的解决方案,通过仿真分析确定所选方案的参数,其研究成果可为其它管路系统的设计提供参考。

水下机器人液压缸O形密封圈的有限元分析

在工程实践中,水下机器人广泛使用液压传动,造价昂贵且经常连续在数百米甚至数千米的水下作业,可靠的密封可以在很大程度上减少水下机器人的故障率,延长其水下作业时间和使用寿命,因此水下机器人密封技术的研究具有十分重要的意义。该文利用有限元软件ANSYS基于Workbench平台建立了O形密封圈的模型。基于有限元的三大非线性理论,分析了水下机器人在不同压缩率、介质压力和水深下对液压缸内O形密封圈的最大Von Mises应力和最大接触压力的影响,并通过数据处理得到了其分布规律。该研究为水下使用的O形密封圈的结构设计,优化设计以及如何延长其使用寿命提供了辅助方法和理论基础。

基于迭代学习控制电液伺服力加载系统惯性力的补偿研究

电液伺服力加载系统响应快、控制精度高,被广泛地应用在各类测试装置中。惯性是物理学中最基本的概念之一,在电液伺服力加载系统中惯性力主要由质量和加速度决定,质量和加速度越大产生的惯性力也就越大。在科学实验过程中,动态加载时较大的加速度会产生较大的惯性力,惯性力会影响力加载的控制精度,从而引起实验精度的下降。绝大多数情况下,惯性力与加载力相比相对比较小,完全可以忽略。然而在高频小载荷的加载场合,由于加速度大、加载力小,此时应考虑惯性力的影响。基于此,该文分析了高频小载荷条件下惯性力对加载力的影响,在Matlab/Simulink中建立了电液伺服力加载系统的数学模型,提出采用迭代学习控制的方案实现惯性力的补偿,以土工常用的电液伺服动三轴试验仪为例开展仿真研究,研究结果表明:迭代学习控制方案能较明显地提高动态加载的控制精度。