装载机传动轴的功率是评价其能耗特性的重要指标,为了测量某型轮式装载机液力变矩器输出轴的功率,本次研究采用应变式扭矩传感器和霍尔转速传感器分别测量输出轴的扭矩和转速。通过Catia建立并简化了输出轴各组成部分的三维模型,装配完成后将模型导入到Ansys Workbench中进行静力学分析。通过对比分析三组不同约束条件下得到的输出轴的应力云图,初步确定应变片在输出轴上的粘贴位置。通过拉压机对扭矩传感器进行了标定,标定结果表明该扭矩测试系统工作稳定,线性度良好。将整套轴功率测试系统安装在轴上测点处,选取装载机的典型工况进行实车实验。实验结果表明设计的轴功率测试系统工作稳定,测量结果准确有效。

相较负载敏感系统,采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准,系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节,当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡,从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况,提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置,实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证;建立具有该装置的控制系统仿真模型,通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明:该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小;当负载频率小于50 Hz时,不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确;当负载频率为50~80 Hz时,采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%~30%;主阀芯的振荡减小了...

研究了不同反馈槽形状下Valvistor型比例节流阀的流量特性,为实现执行器多级流量控制提供参考。建立了比例节流阀数学模型和多学科联合仿真模型,并通过试验验证了模型的准确性。在此基础上,分析了不同反馈槽形状和参数对阀动静态特性的影响。结果表明:反馈槽形状不同,比例节流阀流量特性不同;当反馈槽形状为倒梯形时,阀初始流量增益小,有利于执行器平稳启动;当反馈槽形状为双矩形组合时,阀具有良好的微动控制特性;同时,比例节流阀响应速度随反馈槽面积增益的增大而变快,但较大面积增益和较小预开口量会降低阀的稳定性。

建立以电子压力补偿原理为基础的起重机泵阀协同复合控制液压系统。首先,对起重机典型负载原理进行分析,提出一种以手柄开度信号为阈值的多模式控制策略,即在快速运动模式中采用主阀阀口全开,通过控制电液比例泵斜盘摆角控制进入执行器流量,在微动模式中实时控制主阀阀口开度及电液比例泵斜盘摆角,通过阀芯位置、压力的闭环控制实现流量精准匹配。其次,采用AMESim软件,建立传统抗流量饱和负载敏感液压系统仿真模型,并通过试验验证仿真模型的准确性。最后,建立起重机泵阀协同复合控制液压系统AMESim仿真模型。研究结果表明,与传统抗流量饱和负载敏感液压系统相比,泵阀协同复合控制液压系统在变幅联单动作微动模式下系统能耗降低约2.74%,变幅联单动作快速运动模式下系统能耗降低约9.23%,变幅联和卷扬联复合运动模式下系统能耗降低约10.6...

为消除装载机阀控液压系统在举升和下降过程产生的节流和溢流损失,并回收举升过程中积累的重力势能,提出由三腔液压缸和闭式泵控组合的高能效液压驱动系统。首先,将现有非对称液压缸中的柱塞杆改为中空结构,设计中空腔室柱塞腔与有杆腔的面积相等,两腔室直接与液压泵进油口和出油口相连,构成闭式泵控回路,第三腔室直接与蓄能器相连,构成液气储能单元;然后,根据工作原理和理论分析初步确定系统基本元件的参数,构建所提出的系统的多学科联合仿真模型,通过动态特性的仿真分析,验证系统的可行性;最后,搭建高能效液压驱动系统试验样机验证仿真结果的准确性,并分析不同势能回收腔压力对系统能效和特性的影响。研究结果表明:采用闭式泵控液压系统,不仅完全消除了节流损失,还通过伺服电机驱动定排量液压泵,实现了动臂液压系统供需流量...

装载机外负载变化频繁且波动范围大,动臂举升时液压系统峰值功率大,动臂下降时举升装置重力势能经液压阀口以节流损失的形式转化为热能,导致液压油温度升高、系统能量效率低。提出基于三腔液压缸的装载机动臂自重液气平衡势能回收系统,在SimulationX仿真软件中建立了装载机机液联合仿真模型,通过试验结果验证了该模型的准确性。在此模型的基础上,采用已建立的三腔液压缸仿真模型代替原机动臂两腔液压缸,针对空载工况中动臂的举升下降过程进行了仿真研究,对比两腔液压缸与三腔液压缸的运行与能耗特性。研究结果表明:在蓄能器初始压力为6 MPa时,该系统具有与原机相同的运行特性,液压泵峰值功率降低57. 1%,能量消耗降低约39. 5%。

现有多路阀采用压力补偿器补偿载荷差异,受补偿器弹簧力、液动力等因素影响,补偿压差Δp和阀口流量系数Cd不能维持定值,导致多路阀流量控制精度较低。为此,提出多路阀补偿压差调控原理,设计了比例减压阀控制补偿压差方案,实时调控多路阀补偿压差,提高流量控制精度,同时还可以改变多路阀流量增益,实现小压差下执行器的精细动作和大压差下执行器的快速响应。首先理论分析比例减压阀控制的补偿器阀芯受力关系,进一步根据真实结构参数,在Simulation X平台中建立了补偿压差可控多路阀多学科联合模型,对多路阀的压差调控特性和流量特性开展研究。结果表明,设计的补偿压差可控型多路阀,能够在0~4 MPa范围内实时调控多路阀补偿压差,阀口流量呈非线性变化;0.5 MPa和4 MPa补偿压差下,多路阀流量可变为额定流量的48.6%和146%;进一步通过对压力补偿器阀芯...

传统的液压装载机常采用单阀芯多路阀来控制执行器的运动,存在进出油口同时节流、节流损失大等不足,特别是对于装载机的摇臂液压缸,其外负载变化频繁且作业工况复杂,使用传统的多路阀控制效果不太理想。针对以上问题,提出一种可用于装载机摇臂液压系统的进出口独立控制策略。利用SimulationX仿真软件建立原装载机机液联合仿真模型,并通过试验验证了所建立装载模型的准确性。在原模型的基础上构建了进出口独立控制的装载机摇臂液压系统,对改进后的摇臂液压系统进行仿真研究。结果表明:新系统的控制方式在能量利用和效率方面更具优势。

传统液压挖掘机回转系统是由单自由度的四边联动的多路阀控制,导致其可控性较差,能耗较大。针对这一问题,提出采用泵阀复合、压力流量匹配的进出口独立的回路原理,控制液压挖掘机回转系统,液压马达两腔的压力和流量可以根据不同的工况进行独立调节。建立液压挖掘机回转系统机械结构多体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机对所提出系统的可行性进行验证,针对回转系统大惯性的特点,分别对启动阶段和制动阶段制定相应的控制策略,仿真结果表明系统运行平稳。在此基础上,进一步构建基于上述原理的试验系统,并与LUDV系统试验结果进行对比,试验结果表明采用泵阀复合进出口独立控制方法能耗降低25.5%～35.6%,阀口压力损失减小50%,显著抑制上车摆动现象。

在设计目前国内斗容和机重最大的矿用液压挖掘机液压控制系统中，为减小使用成本，采用交流电动机驱动变量液压泵组作为动力源。为满足工作效率要求，斗杆举升过程采用四台液压泵供油，通过四组比例多路阀（主控阀）阀外合流来满足斗杆的速度要求，为降低能耗，提出在斗杆下降过程依靠自重和专用的比例节流阀进行流量再生的控制方法，加快斗杆下降速度，提高系统工作效率。分析斗杆采用流量再生方法下降的前提条件，对斗杆液压缸在一个工作循环内的压力变化进行机电液一体化的联合仿真研究，按照仿真确定的参数设计并制造样机，试验测试表明，挖掘机加载最大试验负载25 kN时，所设计的液压控制系统可以满足斗杆满载举升所需要的压力及速度要求，斗杆下降采用流量再生方法后，下降时间由32 s缩短至18 s，下降速度明显加快，且...