Experimental and simulated studies on hydraulic buffering valve for ZF-4WG308 power-shift transmission

The structure and working principle of a hydraulic buffering valve for a power-shift transmission ZF-4WG308 were studied comprehensively, and a model of the hydraulic buffering valve was developed with AMESim. A bench test was conducted on a buffering valve for transmissions(ZF-4WG308) and the test results agree well with the simulated results. Further more, the influences of the key parameters of the valve on the buffering performance were also studied in details.

不同频率下缓冲罐体积对有阀线性压缩机管系压力脉动的实验研究

有阀线性压缩机是液氦温区Joule-Thomson(J-T)节流制冷机重要部件,而管系压力脉动会造成制冷机出现温度与制冷量波动,从而影响制冷机温度稳定性。针对有阀线性压缩机管系压力脉动问题,以有线性阻尼的平面波动理论为基础,采用传递矩阵法构造了有阀线性压缩机管路缓冲罐压力脉动传递模型,获得有阀线性压缩机脉动质量流量的量化表达。搭建了有阀线性压缩机管系压力脉动测试平台,讨论了压缩机运行频率与进排气缓冲罐体积对压力脉动的影响。研究结果表明:管系压力脉动与压缩机运行频率有关,随着压缩机运行频率增大,管系压力脉动增大。进排气缓冲罐均可有效抑制压力脉动,但两者的压力脉动抑制能力相互独立,且缓冲罐体积越大,压力脉动抑制效果越好。随着缓冲罐体积的增加,进气缓冲罐进口处压力不均匀度减小到164/423,排气缓冲罐出口处压力不均度减小到8/23。

力士乐回转液压系统的优化设计

针对大型矿用液压挖掘机回转机构启动冲击、制动停止瞬间加载总成反向旋转造成的回转机构断齿、断轴及力士乐A2FE回转液压马达油口连接板192中的补油单向阀损坏的故障现象,通过增设回转缓冲阀、压力变送器等液压元器件,优化回转传动系统的启制动特性,降低回转机构启制动时的冲击,延长其使用寿命。结果表明:相较于优化前的回转液压系统,在相同的齿侧间隙下,优化后的回转液压系统的回转减速机输出轴小齿轮启动至接触回转滚盘轮齿的时长由0.5 s延长至1 s,有效减小系统的启动冲击;制动停止瞬间,回转马达A、B口之间的最大压差由3.6 MPa降至2.0 MPa,抑制了制动摆尾现象,降低制动冲击,操纵舒适性显著提高;回转液压系统无故障工作时长由1000 h提高到5368 h。

基于3D空间点云模型的轴向柱塞泵配流盘过流面积计算方法

在轴向柱塞泵的工作过程中,通过配流盘进行高低压的循环切换,而配流盘的过流面积是影响柱塞泵内部压力平稳过渡的重要参数。为了完成对配流结构过流面积的求解计算,提出了一种基于多维流场点云的过流面积计算方法。首先,对配流盘流场的点云化过程进行了理论分析,得到了点云化处理的实施方法;然后,对配流盘三维流域模型进行了系列修正,提出了缓冲槽连通阶段模型的修正方法,提高了过流面积计算的准确性;最后,对不同配流阶段的过流面积进行了计算,并与理论测量所得结果以及采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法所得的结果,分别进行了对比。计算结果表明:基于多维流场点云的过流面积识别算法求得的过流面积峰值大小为174.5 mm 2,而理论测量值的大小为177.5 mm 2;二者的相对误差率大约为1.7%;而与基于CFD方法所得结果的整体相对误差率,大约在5%以内。研究结果表明:采用该方法,能够直接且较精准地完成对配流盘过流面积的求解与计算,有效地简化了过流面积变换趋势的求解过程。

一种气田新型入口过滤分离装置的设计及应用

在天然气田脱水工艺中,采用三甘醇脱水工艺的天然气处理系统需通过入口过滤分离装置脱除固体杂质、重烃组分、游离水滴以减少下游脱水负荷。在日常生产中,传统入口过滤分离装置存在腔室液位无法稳定、管线节流冻堵、天然气窜入火炬罐等问题。经分析,传统入口过滤分离装置液位无法稳定的原因主要是液位调节阀压差大、集液腔体积小。针对此问题,提出一种新型入口过滤分离装置。现场应用结果表明,该装置能够有效增加入口过滤分离装置液位调节阀背压,缓冲上游来液冲击而保障其液位稳定,减少火炬放空气,节能减排效果良好,可在天然气田的三甘醇脱水工艺系统中广泛推广应用。

某水下打桩锤主控阀缓冲装置建模与仿真

为研究某水下打桩锤缓冲装置的结构对主控阀缓冲性能的影响,介绍缓冲装置的结构组成和缓冲原理,考虑液压油泄漏导致主控阀腔内压力和温度的变化,结合热力学和流体动力学理论建立缓冲装置的动态数学模型,基于MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型并进行仿真分析,研究液压系统回油背压、缓冲腔直径、泄漏缝隙高度和长度等参数对缓冲性能的影响规律。结果表明:打桩锤主控阀缓冲装置的泄漏缝隙高度、泄漏缝隙长度和缓冲腔直径对缓冲性能的影响显著,液压系统的回油背压影响相对较小。研究结果为主控阀缓冲装置的设计和结构参数的优化提供理论依据。

基于双速缓冲阀推移系统的压力特性研究

综采工作面液压支架推移系统的定位控制由智能化开采的关键技术支撑,井下高压大流量工况下,现有支架开关换向阀启闭瞬间会引起系统压力流量突变,影响元件寿命以及执行机构运动的精度和平稳性。为此,设计了用于液压支架推移回路的双速缓冲阀结构。首先,展开了对推移系统及双速缓冲阀的理论研究,分析了双速缓冲阀对系统启动、运行过程压力的影响;其次,建立了阀及推移回路的SimulationX模型,仿真分析了关键参数对阀压降以及液压执行系统速度的影响;最后,搭建了模拟实验台,研究了不同供液压力流量下双阀串联推移系统的压力特性。研究结果表明:启用双速缓冲阀后,减小了系统的压力和速度变化幅值,降低了阀前压力波动及其对系统压力的影响;在不同的系统压力、流量下,改善了阀后压力特性,增强了稳态压力抗干扰性;验证了方案的有效性,为井下阀控缸方案及后续阀的优化提供依据。

气动夹具系统改进设计

某机加工企业因业务发展需要新接收一批零件,但该企业现有气动机床夹具设备不能胜任其定位及加工精度要求,在不增加过多成本的基础上,对现有气动夹具系统改进设计做详细论述,并给出各设计环节的气动系统图、设计说明及设计完成后的气动夹具总图。将设计完成后的夹具系统在Automation Studio 7.0 Professional软件中建模并仿真,分析各缸线性位置-时间关系;各缸起步伸出时在0~50 mm范围内3个缸同步,有效提高了设备的生产效率。在51~250 mm长度范围内夹紧缸运动速度开始降低,实现定位缸先定位。退出时由于夹紧缸垂直布置原因,在250~233.69 mm范围内出现微小波动,其波动范围在16.3 mm;由于此段为各缸退出段,对零件加工精度无影响。正常工作后各缸运行平稳,波动现象消失,满足加工要求。最后将改进后的气动系统和原系统作对比分析,结果表明:改进设计后的气动系统不仅能够完全胜任新零件的加工精度要求,且有效避免了原设备故障率高、维护保养困难、设备成本高、噪声大的诸多不足。

氯碱生产系统仪表及自控阀异常的分析及处置

针对烧碱装置运行过程中自控系统仪表及自控阀出现的问题,进行了分析,并给出解决措施。

自动机械手气动系统的改进设计

专用机械设备上的自动机械手因气路系统连接复杂,设备出现故障后排除故障困难,维护、保养费用高。在考虑成本的基础上改进设计了气动系统,同时详细设计了控制系统电路,提出气路系统及两套继电器电路控制系统的设计图并详细描述其工作原理。将改进设计后的气动及电控系统在FluidSIM4.2软件中建模并仿真,导出各缸的位移、速度-时间特性曲线并分析位移、速度与时间的特性关系。最后原系统作优缺点对比。结果表明:改进设计后的气动系统气路简单,还避免了设备故障后诊断困难的弊端,实现搬运速度的有效控制,拓展了设备的灵活性、机动性和适用范围。

油液温度对液压缓冲阀动力学特性影响分析

油温对重型车辆机械控制式液压缓冲阀的运动部件动力学特性及出口压力调节过程均会产生显著影响。依据某重型车辆液压缓冲阀,建立阀芯及缓冲活塞的动力学模型,通过流场仿真对阀芯过流面积、流量系数及射流角进行详细解析,最后在20~100℃油温下对换挡缓冲液压系统进行仿真分析和实验对比研究,从而揭示了油温对缓冲阀运动部件及调压过程的作用机理。研究表明,随着温度升高:缓冲阀入口流量系数小幅增大,入口射流角及阀芯黏性摩擦力先增大后减小;阀芯和活塞运动速度增大;100℃时的压力调节时间较20℃时缩短36%,缩短幅值大;缓冲结束时,对稳定输出的压力影响不大;缓冲阀在缓冲升压阶段的起止压力不会因油液温度变化产生较大变化。

集中控制式智能阀CAN通信环形缓冲存取技术

为实现智能工程机械中各执行机构的协同联动控制,采用整机控制器通过CAN通信网络直接控制每联多路阀的集中控制模式,阀控制器只做数据采集、收发和功率驱动。因CAN通信过程中的数据存取环节会严重影响控制性能,考虑使用整机控制器内置环形缓冲区代替传统顺序缓冲区的解决方案,检测环形缓冲区是否存在未写入数据的空白区域,将多路阀参数依次写入空白缓冲区,显著提高CAN通信数据存取的速度,降低CAN通信延时。实验表明:在CAN通信波特率为250 Kbps时,存取100个数据,整机控制器采用环形缓冲区所用的时间比顺序缓冲区缩短了43.75%,同时内存利用率远高于顺序缓冲区的最大利用率。

大吨位提升机箕斗过放液压缓冲系统冲击性能研究

针对箕斗易发生过放事故,提出了一种新型箕斗过放液压缓冲系统。分析了缓冲系统工作原理,建立了箕斗过放防撞缓冲系统数学模型,并基于AMESIM搭建了箕斗过放防撞缓冲系统仿真模型,首先对比验证了节流阀的缓冲效果,其次研究了箕斗冲击动能和系统关键参数对过放防撞缓冲特性的影响,研究结果表明:节流阀对液压缸压力波动有较好的缓冲作用,其通径大小对箕斗位移基本无影响;箕斗冲击动能增大,箕斗位移和缓冲时间增大;箕斗过放冲击动能主要由溢流阀消耗,溢流阀开启压力增大,缓冲时间减小,箕斗最大位移减小,改变溢流阀开启压力可有效控制箕斗位移;由8个吸能防撞单元组成的大吨位箕斗过放缓冲系统冲击小,箕斗降速平缓,对实际工况的大吨位提升机箕斗防撞装置设计具有理论指导意义。

轴流式止回阀缓冲结构参数对止回性能的影响

针对轴流式止回阀的止回性能,通过动网格数值试验的方法,采用正交试验设计和极差分析,研究缓冲结构的活塞直径、活塞行程、阻尼孔直径3个结构参数对阀瓣止回性能的影响。分析3个结构参数对止回性能的权重影响;以阀瓣的完全闭合时间及止回过程中的最大液动力为目标进行多目标优化设计,在保证瞬态液动力尽可能小的情况下减少阀瓣的闭合时间,实现“快关缓闭”,提升阀门的稳定性。结果表明:笛形缓冲结构在0.0352 s时,由于通孔面积变化导致缓冲阻尼发生突变,使得阀瓣闭合过程中发生震颤,而改进后的缓冲结构具有恒定的阻尼,提升了阀瓣运动的稳定性;通过对3个结构参数的正交试验结果进行极差分析可知,3个结构参数对于阀瓣闭合时间的影响程度排序为:活塞直径(0.0218)>缓冲行程(0.0178)>阻尼孔直径(0.0135),对于最大液动力的影响程度排序为:缓冲行程(204107)>活塞直径(140362)>阻尼孔直径(140086);缩短阀门的止回时间与减小阀芯振动是两个相悖的目标,不存在唯一的最优结构参数,应根据实际工况选取适当的优化结果。

液体火箭发动机缓冲式高压阀门关闭特性的流固耦合仿真研究

针对大推力液体火箭发动机阀门密封副结构易受冲击、寿命较短的问题,本文设计了一款缓冲式高压阀门,并对其关闭特性开展了流固耦合仿真研究。本文的仿真工作采用了基于任意拉格朗日欧拉法(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)的动网格技术,研究了阀门结构对缓冲效果的影响,获得了阀门关闭过程的动态流场特性与阀瓣运动特性。结果表明,相对无缓冲阀门,缓冲结构可使阀门动量增量绝对值减小25.14%,从而有效解决高压阀门关闭过程中产生的水击压力峰过大及对主阀座产生过强冲击问题,缓冲效果受最小环缝间隙与壳体间隙影响较大;最小环缝间隙与壳体间隙越小,缓冲效果越好;壳体间隙较小时,阀瓣主要表面压力更小,更有利于保护阀门部件与管路系统。

低速机排气阀系统运动特性参数敏感性分析

利用AMESim仿真软件建立低速机排气阀系统的数值仿真模型,并验证其准确性。为分析系统的动态响应特性,定义排气阀动态响应特性评价指标,探究结构参数变化对排气阀系统动态响应特性的影响规律。在此基础上,对各结构参数开展量化分析,定量说明各结构参数对排气阀动态响应特性的贡献程度。研究结果表明:大活塞直径和高压油管直径是对排气阀开启响应时间影响最显著的因素,其量化率分别为76.62%和19.13%,而其他因素对排气阀开启响应时间的影响较小;在关闭响应时间方面,大活塞直径、阻尼油槽间隙和高压油管直径是对排气阀关闭响应影响最大的因素,其量化率分别为51.86%、26.56%和18.50%;在关闭末期缓冲速度方面,大活塞直径和阻尼油槽间隙对排气阀关闭末期缓冲速度的影响最大,其次为高压油管直径,三者的量化率分别为52.48%、39.36%和6.79%,而其他因素几乎不会引起关闭末期缓冲速度发生显著变化。

全可变液压气门机构的气门落座特性

在BJ486EQ汽油机上开发了一种全可变液压气门系统(FHVVS),采用凸轮驱动和液压传动控制进气门开启和关闭,采用气门落座缓冲机构控制气门落座速度.建立FHVVS气门运动特性测试平台,采用激光位移传感器试验测量了FHVVS的气门升程.讨论了FHVVS的气门落座过程和特性,重点分析了两种气门落座缓冲机构的气门落座速度和反跳高度.结果表明:液压活塞侧面节流的气门落座缓冲机构显著降低了FHVVS的气门落座速度和反跳高度.与传统气门机构相比,FHVVS实现了气门平稳落座,且4缸汽油机的各缸落座特性均匀一致.

基于AMESim的螺纹插装式缓冲溢流阀的缓冲特性

针对工程机械在启动、制动或换向时液压马达腔会出现很高液压冲击的现象,对一种螺纹插装式缓冲溢流阀进行特性研究.建立螺纹插装式缓冲溢流阀的AMESim仿真模型,仿真分析缓冲式溢流阀的阀芯阻尼孔直径、缓冲套节流孔直径、弹簧刚度等参数对液压马达压力特性的影响.研究结果表明,适当地减小阀芯阻尼孔直径,增大缓冲套节流孔直径,减小调压弹簧刚度,可以提高缓冲式溢流阀的缓冲性能.

缓冲溢流阀卸荷阀口的优化设计与研究

电磁溢流阀在卸荷时产生的压力冲击是由于对卸荷管路中油液动量变化控制不当引起的,为此提出了在卸荷全程都以初始卸荷时的油液最大动量变化量进行卸荷的设计思路,由此得出了缓冲阀阀芯开口宽度与阀芯位移间的对应关系,并据此对缓冲阀阀口进行了优化设计。然后,将新型的缓冲阀结构应用于电磁溢流阀卸荷回路组成了新型缓冲溢流阀,并通过试验研究了新型缓冲溢流阀对卸荷压力冲击的抑制效果,试验结果也验证了缓冲阀阀口优化设计的正确性和有效性。

电液伺服斜盘柱塞式液压变压器配流盘缓冲槽

为了减小电液伺服斜盘柱塞式液压变压器的压力冲击,降低噪声,提高其运行平稳性,本文基于ADINA软件的流固耦合功能对液压变压器的配流盘缓冲槽进行了研究.在Pro/E中建立了配流结构的流体模型和固体模型,导入到ADINA软件中建立有限元模型,分析了配流缓冲结构的流场,并对结构进行了有限元校核,设计制造了带有三角槽缓冲结构的配流盘,基于搭建的液压变压器实验台进行了实验研究.结果表明所设计的配流盘能够使液压变压器运行平稳,最低转速达到35 r/min,噪声显著降低,可靠性明显提高,验证了理论分析的正确性.