膨胀循环氢氧发动机低箱压起动特性研究

为满足长时间在轨低温上面级对发动机低入口压力起动的需求,对膨胀循环氢氧发动机低箱压起动特性进行了仿真和试验研究,建立了较为准确的起动特性仿真模型,完成了地面环境和高空模拟环境氢入口低箱压起动试验。结果表明,氢入口压力越低,发动机起动加速性越慢,两者呈类似双曲线关系;降低喷管出口背压有利于发动机起动,氢入口压力越低,背压对起动加速性的影响越大。

基于AMESim的柴油机SCR系统NO_(X)转化率仿真与验证

为研究车用柴油机SCR系统催化转化效率的影响因素,利用AMESim软件建立SCR系统仿真模型,结合台架试验,分析了排气温度、NO_(2)/NO_(X)值以及排气流量对系统NO_(X)转化率的影响。将不同温度下SCR系统仿真输出的NO_(X)转化率数据进行了实验验证,结果表明模型预测误差小于5%。仿真结果显示:SCR系统的NO_(X)转化率会随排气温度升高而明显增大,370~450℃为系统性能的最佳温度区间,NO_(X)转化率最大值均在88%以上。NO_(X)转化率随着NO_(2)/NO_(X)值的提高而增加,且当NO_(2)/NO_(X)值为55%~60%时达到峰值。当排气温度处于400~450℃之间时,NO_(X)转化率受排气流量影响较小,转化率稳定在90%左右。确定了SCR系统在发动机不同工况条件下的工作性能,为后续的尿素喷射控制研究提供指导依据。

数字液压缸驱动的六自由度并联机器人刚度特性研究

六自由度并联机器人采用数字液压缸驱动相比于采用电液伺服缸驱动,具有成本低、可靠性高、抗污能力强和结构简单等优点,为研究数字液压缸驱动的六自由度并联机器人刚度特性,首先建立数字液压缸的数学模型并推导出闭环刚度,然后基于全微分法建立六自由度并联机器人的误差传递模型,并结合数字液压缸的闭环刚度,推导出数字液压缸驱动的六自由度并联机器人的刚度矩阵,并分析了刚度矩阵的影响因素,建立AMESim仿真模型并进行仿真研究,揭示出并联机器人各自由度的刚度与正开口量、滚珠丝杠导程等系统固有参数以及与并联机器人位姿之间的关系,研究结果还表明,当并联机器人沿除升沉方向以外的其他方向运动时,升沉自由度和其他自由度之间存在耦合,且耦合刚度会随并联机器人位姿的变化而变化。该研究对数字液压缸驱动的六自由度并联机器人研制及应用有一定的理论价值和实际意义。

盾构螺机后仓门液压系统仿真控制研究

针对传统盾构螺旋输送机后仓门紧急关闭过程中液压系统流量大小不稳定及油缸和蓄能器关键参数设置不合理而易引起液压冲击,造成机械部件损伤等缺陷。提出一种带压力补偿的插装式比例流量阀控制系统流量大小。通过分析其结构组成及原理,建立了该阀AMEsim模型,并对模型仿真特性曲线进行了分析,得出其有较好的流量稳定性,控制精度高、动态响应性好,且利用仿真环境建立了螺机后仓门液压系统的AMEsim模型,分析了系统中蓄能器与液压缸的关键参数对后仓门紧急关闭的影响规律,结合该影响规律及比例流量阀的工作特性,为螺机后仓门液压系统的进一步升级改造提供理论依据。

玉米收获机HMT液压驱动系统的设计与试验研究

玉米是我国重要的粮食作物之一,在我国各个地区都有种植,种植面积相对较大。农业机械化属于极为重要的基础条件,可为保障国内粮食的高产、稳定与安全发挥重要作用,在推进农业可持续发展方面具备显著的现实意义。目前,玉米收获机传动机构多为机械传动,在进行玉米收获时不能进行实时监测与在线控制,自动化及智能化程度较低,影响玉米收获质量与农业生产效率。为此,针对玉米收获机的机械传动系统进行优化,采用HMT液压驱动系统替代传统的机械传动系统,并通过AMESim进行玉米收获机传动系统的仿真分析,验证设计的适用性与合理性。

基于反步法的下肢外骨骼机器人控制研究

针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立了二自由度下肢外骨骼系统的运动学模型,研究了外骨骼末端执行器关节速度的变化关系,并利用拉格朗日动力学方程推导了外骨骼动力学的数学模型;然后,使用了液压缸负载力控制为机械腿运动提供了相应的扭矩,进而控制了下肢外骨骼的运动姿态;其次,针对下肢外骨骼运动时的高精度要求,利用反步法控制理论,建立了阀控非对称缸系统,结合下肢外骨骼动力学系统整体的状态空间方程,利用下肢外骨骼液压伺服系统控制了下肢外骨骼进行预定轨迹运动;最后,对AMESim软件与Visual Studio软件进行了联合仿真,对比分析了PID控制与反步法控制的精度问题。研究结果表明:针对下肢外骨骼预定轨迹控制,反步法控制误差最大值为2°,对比传统PID控制,误差降低了67%;设计的反步法控制器对于下肢外骨骼具有良好的控制精度。

两种直升机多舱油箱惰化系统代偿损失比较

针对某型直升机多舱油箱,设计了冷却空气控温和燃油热沉控温的2种多舱油箱惰化系统。基于AMESim平台搭建了这2种系统模型,研究了这2种系统的控温效果和各舱油箱参数变化规律,并且引入代偿损失指标对这2种系统性能进行评估。仿真结果表明:2种惰化系统均能控制膜前温度维持在90℃;燃油热沉控温的多舱油箱惰化系统在整个飞行过程中,各舱油箱中最高燃油温度小于32℃,没有超过许用限制;对于直升机而言,由于油箱相比大型客机而言体积较小,通过计算可得,冷却空气控温的多舱油箱惰化系统的燃油代偿损失小于燃油热沉控温的多舱油箱惰化系统的燃油代偿损失。仿真结果为多舱油箱惰化系统的设计和优化提供了参考依据。

某大扭矩船用间接式阀位指示器测量误差分析

为实现阀门遥控系统中阀门开度的精确测量,对影响船用间接式阀位指示器误差最大的油液压缩性进行了研究,提出了应用AMESim仿真与压缩性变化特性方程及结构相结合的策略对不同工况下液压油的有效体积弹性模量进行研究的方法,进而得到间接式阀位指示器测量误差变化规律,揭示了阀位指示器在油路中不同安装位置对测量误差的影响。结果表明:间接式阀位指示器测量误差对油液压缩量敏感,当油液含气量从0.05%增大到1%时,油液压缩量增加,测量误差变大;含气量相同,在低压、高温工况下,会加大测量误差。研究成果为新型船用间接阀位指示器补偿模块的研究提供了模型基础。

飞轮储能蓄能器挖掘机动臂设计及负载特性分析

对飞轮储能蓄能器进行分析,在动臂驱动系统中加入了蓄能器以及轴向柱塞马达,以实现储存更多挖掘机动臂能量和节能控制的效果。研究利用速度传感器把测试得到的负载速度信号传输到比较器中,根据检测数据完成柱塞马达排量的实施调节功能,最终达到稳定的运行速度。研究结果表明:挖掘机阀控系统中选择一个循环下的液压执行元件进行能量利用率分析,执行元件的能量利用率达到了主泵输出的近81%,动臂能量回收占比为17.5%,回转机构的能量回收比例达到主泵输出能量8.9%。负载从位移为0的初始状态发生线性增大,表现出了稳定的运动性能,最终达到2.8 m的位移。环形活塞的压力与位移之间呈现线性变化的特征。位移由0提高到172 mm,压力则由2.1 MPa提高到3.2 MPa,实现了稳定的控制性能。

带式输送机断带抓捕装置缓冲系统制动性能研究

文章针对断带抓捕装置沿线布置问题,提出一种将溢流阀和液压锁叠加集成缓冲液压缸的带式输送机断带抓捕装置液压缓冲系统。通过对现有带式输送机断带抓捕缓冲系统进行优化改进,合理选用并建立了皮带弹性阻尼模型;再基于AMESIM软件准确搭建了系统仿真模型,以此分析了溢流阀开启压力及不同液压缸尺寸参数对系统制动时间,输送带制动位移、速度及缓冲液压缸制动力的影响;针对缸径、杆径较大的缓冲液压缸,可通过减小溢流阀的设定压力进行制动性能优化。研究结果表明,溢流阀设定压力增加时,输送带制动位移减小,且制动时间逐渐缩短,当缓冲液压缸缸径选取100 mm、杆径选取70 mm时,溢流阀的最小设定值约为15 MPa。

基于键合图理论的斜盘多柱塞泵建模与仿真

为了研究9个柱塞组合而成的斜盘式轴向柱塞泵的性能特征,应用键合图理论,通过AMESim仿真平台建立模型,研究斜盘倾角和配流盘窗口前端的减振槽对柱塞泵流量脉动的影响,分析扩展模型中斜盘所受的力矩。结果表明:柱塞泵斜盘倾角越大,输出的流量越多,流量脉动幅度越大;配流盘窗口的减振槽形状和大小越合理,流量脉动越小;用AMESim仿真平台中的接收和发射元件可以扩展模型,获得斜盘所受的力矩曲线。

基于Adams与Amesim的二维精密高速转台机电联合仿真分析

为解决高精度转台的位置控制精度问题,以二维精密高速转台为研究对象,使用Adams软件建立转台动力学模型进行仿真分析,以固定角度驻留效果来评价模型精度,实现了动力学仿真与分析.为进一步提高模型驻留精度,采用Amesim软件和Adams软件开展了联合仿真,由Adams软件负责传动计算求解,Amesim软件进行位置控制.相较于仅使用动力学模型进行仿真,联合模型的仿真结果相对误差在60°和120°的驻留分别减小到0.13%和0.09%,从模型精度上保证了联合模型在二维精密高速转台设计或改造上的准确性.最后对传动座样机进行测试,记录样机真实驻留角度,验证了联合模型的准确性和精度.

秸秆翻旋联合整地机液压系统设计与仿真

针对联合整地机难以控制旋松深度和耕作地面平整度问题,文中设计了动态可调的新型整地机调整装置及其液压系统。对结构进行了分析并采用ADAMS软件进行多体运动学仿真,求解出液压缸伸缩量为0.12 m、旋松深度调整范围为0~0.15 m;采用ADAMS和AMESim软件机械液压联合仿真得出旋松装置上升平均速度为0.04 m/s、下降平均速度为0.03 m/s,验证了液压系统的稳定性,确定了液压元件的工作参数;采用仿真软件验证了液压系统承受冲击载荷的能力。仿真结果表明:调整装置能够满足联合整地机旋松和刮平调整作业要求,为样机制造提供了有力支撑。

二维插装式流量调节阀的理论分析和实验研究

针对流量阀功重比低、体积大的问题,提出一种新型二维插装式流量调节阀。阀体后端的力矩马达带动具有双自由度的二维活塞转动并进行功率放大驱动阀芯,阀体上的压差反馈杆可精准地测量进出口压差,无需安装额外的压力传感器。首先建立该阀的数学模型,并使用Matlab进行了稳定性分析;其次以AMESim为平台搭建了模型,对其动静态特性进行了仿真分析;最后进行实验验证。该阀滞环为4.4%,线性度为1.6%,响应时间约为44 ms,幅频宽约为17 Hz,相频宽约为28 Hz,压差测量范围为8 MPa。理论分析和实验结果均表明,二维插装式流量调节阀不仅结构简单、功重比高,且具有良好的动静态特性,是较为合适的解决方案。

芦苇笋采收机举升俯仰机构液压系统的设计与研究

芦苇笋采收机工作过程中需调节采摘工作头与地面之间的距离,文中针对采收机工作头位置调节的问题,设计了一种举升俯仰机构液压系统。通过对整机作业过程进行描述,并对采收机举升俯仰机构的原理进行分析,绘制举升俯仰机构的液压系统原理图,并对关键部件进行理论计算,得出液压执行元件的相关参数与各关键液压元器件的型号和参数。随后在AMESim软件中对液压执行元件在不同工况下进行动态特性研究,并对作业过程进行仿真,得出举升俯仰机构液压缸的流量、速度和位移曲线,最后,对芦苇笋采收机举升俯仰机构的液压系统进行安装调试并在田间运行试验。在田间性能试验过程中,系统运行平稳,通过公式计算可得举升液压缸及俯仰液压缸上升速度偏差分别为11.5%,10%,下降速度偏差分别为9.2%,10.5%,与地面的距离偏差分别为5.7%,7.9%,从实际作业效果上看,系统完全满足芦苇笋采收机作业要求。

低速大扭矩水液压马达的深海性能迁移特性

为实现深海水液压机械手回转关节的稳定输出,研制了一种新型阀配流低速大扭矩水液压马达。搭建了其数学及物理模型,完成了马达与机械手腕部关节的集成设计,通过马达的AMESim仿真模型分析了深海环境对马达输出性能的影响。研究发现:随着海深的增加,马达的输出扭矩显著降低,输出转速也出现一定变化,环境压力从0 MPa增加至120 MPa的过程中,马达的输出扭矩累计降低了34%,最大稳定转速却较陆上工况增加了13%。此研究为马达的结构优化与深海作业控制提供了理论依据。

地层动态测试器流量死区补偿方法

地层动态测试器在石油资源勘探领域中承担重要角色,其核心功能为通过预测试室测量地层渗透率。随着勘探任务逐渐走向超深井化,受井下高温影响,地层动态测试器预测试室模块的电液系统存在明显流量死区现象。因此,通过数值仿真定量分析其性能缺陷具有重要意义。首先介绍地层动态测试器预测试室模块的电液系统组成及特性;其次建立Simulink-AMESim联合仿真模型,结合数学模型对流量死区进行分析;接着结合实际工况确定动态性能补偿方案,并进行仿真验证。结果表明,提出的方案可以有效减轻高温导致的性能缺陷,有利于提升地层动态测试器作业的稳定性。

高速精密数控轧辊磨床中心架液压润滑系统的设计及其优化

中心架作为轧辊磨床的重要部分之一,起着支承和卸荷的重要作用。文中以某型高速精密数控轧辊磨床为依据,设计了其中心架的液压润滑系统,基于AMESim软件建立该液压润滑系统模型并进行仿真计算,分析得出侧瓦和底瓦静压固定活塞直径、静压固定活塞杆径及调速阀设定流量对系统中静压腔油压特性具有显著影响。采用遗传算法对影响系统静压腔油压特性的3个参数进行优化,结果表明:优化后的中心架液压润滑系统中,静压腔油压稳定性得到了显著的改善,达到稳定状态的时间明显缩短,验证了优化方案的合理性,其结果可为轧辊磨床液压润滑系统的设计及优化研究提供理论依据。

基于AMEsim的多金属结核扬矿泵管紧急排料机构超长液压油管参数设计

针对深海多金属结核扬矿泵管系统海上试验时可能存在的紧急排料需求,开展了海上试验系统紧急排料机构液压系统理论计算,并在AMEsim中进行了仿真试验,结果表明,AMEsim仿真软件对于该系统的可信度系数为0.86。基于AMEsim构建了500 m海上试验执行机构液压系统模型,仿真分析结果表明,液压系统中油管管径为16 mm,设定压力应不低于10.47 MPa,执行机构动作时间为6 s。研究结果可为紧急排料机构的设计提供依据。

冷热环境下燃料电池客车热管理系统运行模式及特性研究

着眼于某款燃料电池客车的热管理及余热回收,构建了集成式整车热管理系统,提出9种热管理运行模式,基于AMESim建立整车热管理仿真模型,分析系统在高温、低温和极低温工况下的温控特性与能耗特性。结果表明,在环境温度为34、37、40℃的高温工况下,热管理系统可以使关键部件维持在适宜温度范围内,符合各自冷却需求;在环境温度为-10、-5、0、5℃的低温工况下,关键部件均可被满足其加热温控需求,考虑到余热回收座舱供暖,电堆和电机的余热量可满足-15℃及以上环境温度下车舱的制热需求,整车行驶能耗较纯PTC供暖最高可节省10.44%;在-30、-25、-20℃的极低温工况下,仅靠余热难以满足座舱加热需求,需通过PTC和余热联合供暖,PTC加热额外增加等效氢耗量分别为44.10、36.89、33.50g。