变转速变排量双动力源泵阀协同电液系统特性分析

针对起重机阀控系统响应快但能耗大,泵控系统效率高但控制精度低的问题,提出了一种变转速变排量双动力源泵阀协同的多执行元件电液系统。首先,提出了一种多模式控制策略,即在单动作微动模式下,其中一个动力源卸荷,由于系统小流量时动态响应较慢,因此小流量时采用双变量模式控制系统,通过阀芯位置自适应调节和动力源的压力闭环控制,实现了流量精准匹配的目的;其次,在单动作快速运动模式下,双动力源合流驱动单执行元件,通过控制电液动力源相关参数,补偿了因负载变化引起的泵泄漏量,以实时控制执行元件速度;在复合快速运动模式下,双动力源分流单独驱动多执行元件,通过调节单个动力源的相关参数来实时控制各执行元件速度,以及实现系统流量比例分流的目的;然后,建立了系统AMESim-Simulink的联合仿真模型与试验平台;最后,对该系统在同一设定压差下的不同设定流量的控制特性进行了仿真和试验分析。研究结果表明:该系统能实现负载变化时对流量的补偿目的,并且该系统与定转速变排量泵阀协同液压系统相比,在单动作微动模式下的流量控制精度优化了约14.76%,动态响应时间减少了约0.12 s;在单动作快速运动模式下,流量变化减小了约6.21%,系统能耗降低约了13.94 kJ;在复合快速运动模式下,系统能耗降低了约50.31 kJ;同时,该系统比传统抗流量饱和负载敏感系统具有更好的流量稳定性。

基于GADF和ResNet的轴向柱塞泵复合故障诊断研究

轴向柱塞泵是液压动力系统的重要组成部分,由于其发生故障时会产生严重的危害,所以对其进行故障诊断是非常有必要的。然而大量的工程实践表明,轴向柱塞泵往往会同时在不同的部位,以不同的形式表现为复合故障。由于轴向柱塞泵复合故障振动信号的多分量耦合调制特征及特征参数较难确定,所以针对此问题,提出了一种基于格拉姆角差场与深度残差网络相结合(GADF-ResNet)的轴向柱塞泵复合故障诊断方法。首先,对轴向柱塞泵原始振动信号进行了格拉姆角差场(GADF)转换,将其转换为二维数组,将数组以灰度图形式存储,得到了特征样本,并将其分为训练集与测试集,以多标签的方式进行了标记;然后,将样本输入到深度残差网络(ResNet)中,通过前向传播和反向传播方式确定了网络最佳结构和参数;最后,采用实验的方式,通过测试集验证了该模型的可行性和鲁棒性。实验结果表明:采用基于GADF-Resnet的轴向柱塞泵复合故障诊断方法对轴向柱塞泵的复合故障进行识别,其准确率可以达到87%以上。研究结果表明,该方法可以有效地识别轴向柱塞泵的复合故障。

伺服电机双泵驱动动臂能耗特性实验研究

传统的伺服电机驱动单变排量泵系统的稳定性较差,同时因其节流损失大,会引起系统的能耗过高,针对这些问题,对37 t液压挖掘机动臂差动缸系统的动臂能耗特性进行了研究。首先,根据双泵驱动动臂控制的工作原理,给出了“伺服电机和双定排量液压泵相结合,共同驱动动臂差动缸系统”的方案,推导出了差动缸的数学模型,利用UG软件建立了液压挖掘机的三维机械模型;然后,进一步在仿真软件SimulationX中,建立了37 t液压挖掘机动臂系统的仿真模型;最后,对变转速伺服定量泵直控差动缸系统的位置、速度控制特性以及能耗特性进行了仿真研究;为了验证上述仿真模型的有效性,搭建试验样机进行了实验,并将所得的实验结果与模型仿真结果进行对比分析。实验结果表明:在空载工况和带载工况下,动臂差动缸输出能耗分别降低了约40%和44%;与空载工况相比较而言,带载工况下的提升阶段,动臂运行时间缩短了1 s,下放阶段延长了0.5 s,整个工作周期时间减少了0.5 s。研究结果表明:系统的能耗与运行特性符合预期结果。

液压型风力发电机组主传动系统稳速控制研究

以液压型风力发电机组定量泵-变量马达主传动系统为研究对象,建立液压主传动系统数学模型和传递函数,针对励磁同步发电机并网运行对变量马达稳速输出控制要求及系统模型中存在的相乘非线性,利用小信号线性化方法建立一种在稳定转速附近的抗干扰控制方式。分析变量马达斜盘基准折算值、马达斜盘调整机构阀控缸响应速度、不同定量泵转速阶跃对转速控制系统的影响规律,以仿真和实验验证稳速控制方法的鲁棒性。

基于流量控制的负载敏感液压系统防冲击试验

针对主阀关闭时泵排量调节滞后于主阀关闭速度而产生冲击的问题,提出在泵出口与负载敏感口之间设置防冲击阀以泄出多余流量来削减系统冲击的方法。以负载敏感液压系统为对象,设计了基于Lab VIEW的负载敏感系统的液压测控台架,并在此基础上研究了在不同系统压力、流量和阀关闭时间的液压系统冲击特性。结果表明,系统流量、阀关闭时间以及系统负载等影响液压系统的冲击特性;相比未安装防冲击阀的系统,安装防冲击阀后,液压系统的压力冲击可从原来的最大冲击65%削减到10%,有效地减少系统冲击;负载压力越大,防冲击消除效果越好,系统稳定性得到提高。

闭式泵控马达液压系统效率研究

闭式泵控马达液压调速系统具有效率高、结构紧凑、油液不易被污染等特点,现已被广泛地应用于大功率的工业场合。为了分析闭式泵控马达液压系统效率,文章以设计的闭式变转速、变排量大功率泵控马达液压调速系统为研究对象,建立了泵控马达调速系统的效率计算模型和2种调速系统的AMESim软件仿真模型。仿真与实验研究结果表明,在相同的负载工况条件下,闭式变转速泵控马达液压系统效率始终要比变排量的高,在高速、重载工况下两者效率接近,在低速、轻载工况下变转速泵控马达调速方式节能效果更明显。

装载机定变量液压系统工作原理与节能分析

构建了新型装载机定变量液压系统,分析了装载机定变量液压系统的工作原理及能耗问题。利用SolidWorks软件建立装载机工作机构的三维模型,将其参数导入AMESim仿真软件中建立装载机的动力学模型;同时在该仿真软件建立装载机定变量液压系统的仿真模型,针对装载机3种不同工况中的工作特性及能耗问题进行仿真计算分析。结果表明:转向系统由负载敏感泵供油,泵输出流量大小取决于负载需求,避免了旁路节流等损失;同时通过合理设计节流阀阀口面积,使定量泵与变量泵顺次开始向工作系统供油,小流量时只由定量泵向工作系统供油,当负载需求流量增大,定量泵与变量泵双泵合流,共同向工作系统供油,既保证了装载机的工作效率,又具有节能效果;当转向系统与工作系统同时动作时,变量泵优先向转向系统供油,具有转向优先功能,保证了装载机的安全性。相对于全定量系统,定变量液压系统的效率更高,尤其在小流量工况下,具有明显节能效果。

液压泵控马达数字调速系统研究

对液压泵控马达系统及其排量伺服机构分别进行了数学建模,分析了其各自及串联后的频率特性与阶跃输入响应特性.理论分析表明:液压泵控马达系统的带宽较大,响应较快,阶跃输入下系统出现超调;排量伺服机构的开环增益较小,其带宽较低,响应较慢.设计了调速系统的马达转速闭环数字PID控制算法,实验结果表明,通过仿真模型优化得到的数字PID控制参数能很好地用于实际泵控马达调速系统的闭环控制,并能获得良好的稳定性和快速性.

基于AMESim的负载敏感液压系统防冲击特性的研究

针对负载敏感系统主阀瞬时启闭出现的液压冲击问题,提出在泵出口处使用防冲击阀来削减系统冲击的方法。采用AMESim建立了负载敏感液压系统防冲击的仿真模型,分析了在不同系统压力、流量、管道长度和主阀关闭时对系统的冲击影响。结果表明:系统冲击与负载压力无关,与主阀关闭时间、流量和管道长度有关。主阀关闭时间大于900 ms系统压力冲击基本消失;系统冲击压力随着流量的增加而不断升高,采用防冲击阀可有效削减系统冲击。

连续管钻井水力参数计算软件开发

鉴于我国目前还没有连续管钻井水力参数计算软件的现状,结合现场作业条件、前期计算模型分析和试验研究结果,编写了连续管钻井水力参数计算软件,并对软件的实用性进行了验证。软件采用菜单框架结构,一级框架采用菜单形式,二级菜单的引出全部采用窗体形式,充分考虑油田现场实际和操作人员要求,力求操作简单,界面简洁,功能完整。根据相关参数,软件可以对连续管钻井所需最小泵压和合适排量选择提供帮助。实例验证结果表明,该软件可以很好地实现预定功能,对现场作业起到指导作用。

装载机定变量式工作液压系统动态特性与能耗分析

通过对某装载机定变量式工作液压系统组成与作业过程的分析,利用AMESim仿真软件建立其机液联合仿真模型并进行动态仿真分析,得出装载机在一个Ⅰ型铲装循环作业过程中的动态特性,并在此基础上对其输出功率及耗能情况进行计算分析.研究结果表明:在装载机工作过程中,工作油缸运动速度稳定,且具有较大的速度刚度;变量泵输出流量匹配于工作负载流量需求,与定量泵合流,共同向工作系统供油;改变多路阀阀口开度,系统输出功率随之改变,但系统效率基本恒定,具有明显的节能效果.

矿用乳化液浓度配比装置的研究

分析了传统的矿用乳化液浓度配比装置的工作原理及存在的配比精度和成本的问题,介绍了一种不需要进行防爆设计的往复式单柱塞配比装置的设计。该装置根据固定的面积比进行乳化液浓度配比,使乳化液浓度不受供水压力等外界参数变化的影响,配比精度高;该装置不需要额外的液压泵和马达,生产成本较小,并且属于纯液压式装置,不需要防爆设计。试验结果表明,该装置运行稳定,各项指标达到了设计要求。

液压型风力发电机组低电压穿越双变量协调控制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,研究液压型机组低电压穿越控制问题。结合风电机组低电压穿越要求和液压型风力发电机组工作原理,提出一种比例节流阀开口度与变量马达摆角双变量联合控制的低电压穿越的控制方法。建立机组的数学模型,基于能量耗散原理和动态面控制方法构造低电压穿越双变量控制器。依托30 k VA液压型风力发电机组半物理仿真实验台进行仿真和实验研究,实现了低电压穿越过程中机组液压系统传输功率和输出转速的高精度控制,为液压型机组的低电压穿越控制的进一步研究奠定基础。

液压型风力发电主传动控制系统的设计与仿真

设计了一种由定量泵—变量马达组成的液压型风力发电的主传动控制系统,介绍了该系统的工作原理与特点。重点分析了液压风力发电的恒转速控制与蓄能两大关键性技术。利用AMESim软件对该系统进行了建模和动态仿真,并对仿真结果与实际情况进行了比较。结果表明:该系统是合理的,能够实现马达以1 500 r/min的转速恒定输出,提高了风力发电的效率,降低了成本。

丘陵区履带式烟叶采收机液压行驶系统的创新设计与试验

【目的】解决履带式烟叶采收机在丘陵区烟田作业时因路面不平造成的行走不稳问题。【方法】设计基于双泵–双定量马达形式的液压行驶系统。对该系统中的动力单元、液压系统以及控制单元进行了设计与计算选型,并提出了基于交叉耦合模糊比例控制、积分控制与微分控制(proportional-integral-derivative control,PID)的同步直行和内侧降速式差速转向相结合的行驶控制方法。基于AMESim软件对烟叶采收机液压行驶系统进行仿真,验证液压行驶系统设计的可行性,分析其在斜坡满载起步、停车和平地差速转向3种工况下变量泵和定量马达液压输出特征,并进行田间作业试验。【结果】选用常柴4G33TC型电喷柴油发动机、力克川LTM07NVB定量减速马达和力士乐A10VG45EP3D1电液比例斜盘式轴向柱塞变量泵作为液压驱动系统。与理论值相比,履带式烟叶采收机最高转场车速、加速时间和最大爬坡度的误差均在2%以内,最大转向角速度为2.88 rad·s^(-1),误差小于4.2%,最小转向半径为0.135 m,制动距离为3.1 m,其动力性、转向性、制动性、持续行驶性和操纵性均满足设计要求。【结论】该履带式烟叶采收机是中国国内首台行驶系统采用双泵–双定量马达驱动系统的全液压作业机器,能够满足丘陵区烟田采收机稳定行驶的作业要求。

混凝土泵开式液压系统换向冲击控制方法研究

在开式混凝土泵送系统优化设计的研究中,根据开式混凝土泵送系统的工作原理,对其在换向过程中液压冲击现象产生机理进行了理论分析,得出换向液压冲击压力值与主油泵排量呈线性关系。由此提出了变排量控制方法来减小系统换向液压冲击。在保证泵送活塞不撞缸以及活塞行程控制精度的前提下,对泵送系统的换向时机以及变排量时间参数进行了优化。选取某型号混凝土泵,对其泵送系统进行AMESim建模仿真以及实验,结果表明,采用主油泵变排量控制方法能够有效减小泵送系统的换向冲击。

基于变频器控制的复合变量泵的研究与仿真

应用变频器控制技术,使液压定量泵实现变量功能。在此变量原理的基础上设计了一个由变频器控制的复合变量泵。通过理论和仿真研究表明,这种复合变量泵具有结构简单、控制灵活、工作可靠和一泵多能等特点。仿真结果还表明,这种泵的动态响应速度不如传统的复合变量泵,因此必须采用更高性能的变频器或改善控制算法。

轮毂液压辅助驱动车辆蠕行模式控制研究

针对轮毂液压辅助驱动车辆蠕行模式下液压泵排量控制粗放的问题,提出一种蠕行模式控制方法。采用无级变速器的速比控制思想实现液压泵的排量控制,利用AMESim软件搭建轮毂液驱车辆仿真平台,验证蠕行模式控制方法的响应特性和控制效果。仿真结果表明,在系统工作范围内,提出的蠕行模式控制方法可以实现速比的无级控制,进而通过调节发动机工作点实现车辆的最佳经济性运行。该项研究对轮毂液驱车辆控制及实际开发应具有一定的借鉴价值。

A4VSO电液比例泵的变量控制系统研究

用伺服比例阀取代A4VSO电液比例泵的变量控制系统中的伺服阀或比例阀,合理选取了关键的电液元件,构建了A4VSO电液比例泵的变量控制系统,并在不同的压力下,进行了泵排量和流量的性能测试。试验结果表明:采用伺服比例阀控制的变量控制系统,控制精度高,可靠性高,可使泵的排量、流量分别与控制信号保持良好的比例关系。

三缸单作用隔膜泵新型液压动力端研究

针对目前石油、冶金、电力等行业中常用的隔膜泵存在流量脉动大,无法满足复杂环境下作业要求等问题,以三缸单作用隔膜泵为研究对象,设计一种新型的液压动力端。该液压动力端主要由液压缸系统和变量泵系统组成。液压缸系统推动隔膜泵动力端按特定的规律运动,有效解决了料浆吸入和排出过程中流量脉动的问题。变量泵系统采用电液比例流量控制泵,其供油流量与液压缸系统所需流量相同,供油压力由负载压力决定。并从电液比例换向阀的节流特性分析出发,给出了全局流量匹配与协调的原理与方法,同时给出了实现方案。研究表明:这种新型液压动力端具有流量脉动小、结构简单、节能、一次性制造成本低、占地面积小、力-惯性比大等优点。