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。

双碳背景下,电驱动方式成为有效解决非道路移动装备碳排放与能源浪费问题的重要途径。然而,目前的电驱方式仅仅是用电池和电动机取代了内燃机,液压系统仍沿用集中式动力源供能、多路阀分配动力的阀控方式,存在系统能量转换、传递效率低的不足,需要大容量的电池组满足工作时长的需求,导致成本高,制约其推广应用。因此,提升液压系统的能效成为破解非道路移动装备电动化技术瓶颈的关键所在。对数字变排量泵技术、离散数字液压阀技术、浮杯泵技术,国际上三种显著提升液压系统能效的方法、研究进展、应用效果进行了分析和论述。进一步对团队所提出的电气液压双动力驱动重载直线执行器的工作原理、能效特性和应用效果进行介绍,所介绍的四种新型传动方式和现有技术对比,普遍可提高能效50%以上,为电动化非道路移动装备的推广应用奠定...

作为大型矿用液压挖掘机的主要工作装置,重型机械臂在作业中主要做往复循环运动,下降过程中所具有的动势能会因控制阀口的节流效应转化为热能损失掉,该部分能量占发动机输出能量的20%以上,造成巨大能量浪费和废气排放。针对以上问题,提出在原双液压缸动臂驱动系统的基础上增设一个与液压蓄能器相连的独立储能液压缸,实现对重载机械臂动势能的回收及再利用。首先搭建260 t大型矿用液压挖掘机的仿真模型,其次对比两种系统驱动动臂时的运行和能效特性。结果表明:在空载和满载作业过程中,与原系统相比,采用独立储能液压缸系统分别可降低系统能耗85.11%和62.22%,节能效果显著。

为适应挖掘机电动化的发展需求,提出一种开式容积与储能平衡协同控制液压挖掘机动臂的原理,通过改变伺服电机转速控制定量液压泵输出流量匹配负载需求,三腔液压缸的独立储能容腔连接蓄能器,将动臂下降时的重力势能转化为液压能存储并在举升动臂时再利用。研究中,分别测试了变量泵和伺服电机的动态响应速度,并测试了定转速异步电机驱动变量泵、变转速伺服电机驱动定量泵这两种动力源的能效,构建了液压挖掘机动臂储能平衡试验测试系统,对比分析了这两种动力源驱动挖掘机动臂的能效特性。结果表明,与异步电机驱动变量泵作为动力源相比,采用伺服电机驱动定量泵作为动力源驱动挖掘机动臂可降低峰值功率19.8%,一个周期内降低能耗58.7%,节能效果非常显著。

随着导航控制和运动控制技术的成熟,越来越多的输送机器人用于工业生产中,大幅提升了工业生产自动化能力。输送机器人,往往以传统叉车为原型,通过智能调度和运动控制,完成生产搬运任务。但这种叉车系统,在往复提升和下放货物中,存在大量的物料势能浪费问题;而现有能量回收再利用方法,仅讨论了叉车举升系统能量回收和再利用性能,而未充分考虑单台叉车带载提升和带载下降并不是一个工作循环,导致能量回收系统应用较少。提出采用蓄能器回收叉车下放货物的势能,并通过自动调度系统协调,实现回收能量的再利用。该方法的推广,将大幅改善叉车系统能量效率,并减少电池供电叉车的充电次数,推动输送机器人绿色运行技术,推动行业技术进步。

变转速电液泵可以大幅提升液压动力源能效,但采用变转速电机驱动定量泵作为动力源时,通过控制转速实现压力控制,难以适应流量快速大范围变化的工况。为解决这一问题,采用电机转矩控制液压泵输出压力,实现动力源与流量无关的压力控制。与变转速控制相比,电机转矩属于控制内环,响应速度快;由于泵输出压力与其排量的乘积基本等于电机的输出转矩,控制更为直接。考虑到泵输出压力与电机输出转矩的非线性关系,在前馈控制的基础上,引入压力偏差反馈,实现压力的高精度控制。建立电机转矩控制模型及液压系统模型,对提出的控制方法进行验证。结果表明:采用电机的转矩控制压力,压力响应时间降低到40 ms,静态特性曲线回程误差小于2%。

液压挖掘机上车回转系统起动时,由于大惯性、高起动压力而造成大量的溢流损失;制动时回转动能转化为热能,能量损耗大。为此提出主被动复合驱动回转系统,在主驱动回转系统的基础上增设被动回路,被动液压马达用于降低主驱动液压马达的驱动功率及回收制动能量;为降低起动过程中的溢流损失,对主动回路采用进出口独立控制。针对主动马达和被动马达不同排量比对蓄能器压力的影响,提出了改变被动马达排量的优化方案。首先,进行元件匹配计算;然后

新型液压回转-机械直线执行器采用液压马达代替电动机驱动滚珠丝杠,解决了电动缸功率密度低以及非对称液压缸流量不匹配等问题。为了进一步研究该系统的效率特性,推导其效率模型,后在SimulationX中建立其物理模型,通过理论分析与仿真结合的方法,研究了泵的排量比、泵的输入转速、系统的负载力、减速器传动比等参数对系统效率的影响。结果表明:系统的总效率受液压回路的效率影响最为显著;系统在大排量、中高转速、较大负载力下具有良好的效率

为研究与压力无关的流量分配系统（简称LUDV）中负载补偿阀的特性，在对LUDV系统深入研究的基础上，介绍了压力补偿阀在液压系统中的作用。在Simu]LationX环境下建立了仿真模型，并研究了负载补偿阀芯的节流槽型式及负载敏感油腔（Ls腔）有无弹簧对响应速度的影响。结果表明，使用三角u形槽组合槽在响应速度和响应开始时间都较好；在LS腔添加弹簧一定程度上能影响响应扰动情况，但会降低响应速度。

现有工程机械主要以柴油发动机为原动机存在燃油效率低排放严重等问题新的趋势是采用电动方式代替内燃方式。采用变速异步电动机驱动定量泵作为动力源针对变频异步电动机动态响应较慢的问题提出在定量泵出口增设液压蓄能器并将其油液引入液压泵入口的方法提高电动机动态响应。建立采用蓄能器辅助起制动后电驱动力源的试验系统对比分析了有无蓄能器辅助时液压泵的起制动特性。在此基础上将这一动力源用于驱动进出口独立控制的液压挖掘机对动臂运行特性和能耗特性进行试验研究。与发动机驱动系统相比采用新型电驱动方式实现同样的操纵性能可降低动臂运行成本50%并显著降低供电电源峰值电流。