液压挖掘机由于上车回转平台转动惯量大、工作中高频次起制动,导致大量的制动动能转化为控制阀阀口热能浪费掉。为此,提出双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统,主动系统采用阀口独立回路,应用泵阀复合、压力流量匹配控制策略抑制回转平台起动过程的节流和溢流损失,利用阀口独立回路多自由度控制的优点解决制动阶段转台冲击和反转问题;被动系统采用液压马达-蓄能器组合,回收利用回转平台制动动能;在空载制动过程中,通过增压缸向蓄能器补充油液。建立回转系统机电液联合仿真模型,并对所提系统的运行特性与能量特性进行分析。结果表明:满载和空载制动阶段蓄能器能量回收率分别为79%和72%,利用增压缸解决了蓄能器油液回收不足问题,较传统回转系统能耗降低54.3%。

为了改善纯电驱液压挖掘机工作过程中大量能量浪费的情况,提出一种基于超级电容和蓄能器的挖掘机复合动作能量回收与再利用系统。首先对该系统的主要元件进行参数匹配和泄漏分析,然后基于SimulationX平台建立某6 t纯电驱液压挖掘机能量回收再利用系统仿真模型,对标准工况下的一个循环周期进行运行及能耗特性的仿真研究。结果表明,该系统比原纯电驱液压挖掘机系统实现了29%的节能,达到了良好的节能效果。

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...

针对传统工程装备机械臂重力势能浪费及运行特性差等问题,提出利用高功重比液压缸辅助小功率电机械执行器驱动机械臂的液电混合半主动驱动系统。其中,电机械执行器主动控制机械臂运行,改善运行特性;液压缸与蓄能器连接,构成储能平衡系统,用于平衡机械臂自重,回收利用重力势能。根据电机械执行器与液压缸不同组合方式,提出3种驱动方案,以挖掘机动臂为具体应用对象,对不同驱动方案进行参数匹配设计和仿真分析。与节能效果显著的三腔液压缸负载敏感控制系统相比,液电混合驱动系统可进一步降低能耗达51%~56%,动臂速度超调和波动较小,可很好地按照预期速度运行。研究为举升机构驱动系统提供了新的方向,可实现绿色驱动,应用前景广泛。

液压机的特点是滑块质量大,工进负载力大,其滑块空程下放造成了重力势能、动能等能量的浪费。为了回收利用这部分能量并且降低电机转矩,基于“伺服电机+定量泵”的闭式泵控方案,提出了带超级电容储能系统的双排量泵/马达闭式驱动液压机方案,并制定能量管理策略对能量进行回收与再利用。搭建了液压机试验台,试验结果表明,储能系统的能量回收效率为79.3%;进一步开展仿真研究,基于SimulationX多学科仿真软件,构建了液压机的多学科仿真模型,仿真结果表明,双排量泵能大幅度降低电机转矩,储能系统能够减少液压机整机6.9%的能耗。

现有旋挖钻机卷扬系统是由阀控液压马达驱动。作业过程中,该系统存在非常大的节流损失;而且工作装置下放过程中,大量重力势能经控制阀节流作用转化为热能耗散掉,造成整机能效较低。为此,提出一种卷扬装置电液混合驱动系统,电动机作为主驱动,控制工作装置运动,降低节流损失;液压泵/马达与蓄能器等组合,构成能量回收单元,回收利用重力势能,辅助电动机驱动卷扬装置。分析了液压卷扬、电动卷扬与电液混合驱动卷扬系统的工作原理和运行特性,建立

流量反馈型电液比例阀是一种较为复杂的高阶非线性系统,传统PID对其控制效果不佳。为提高该阀的控制性能,提出一套基于模糊控制理论的参数自整定PID算法。分析电液比例阀工作原理,设计一种两输入三输出的模糊自整定PID控制器;采用Simulink和SimulationX软件,分别建立模糊PID模型和电液比例阀模型,对电液比例阀的控制特性进行仿真分析。结果表明:采用所设计的模糊PID控制器,可有效改善新型电液比例流量方向阀稳定性和动态性能。

液压元件的使用寿命以及使用性能受多因素影响,其中一个重要影响因素就是环形缝隙。现以应用Valvistor阀控制原理的电液比例方向阀为研究对象,从其结构和工作原理出发,分析几种可能的泄漏途径,利用环形间隙流量公式、圆盘间隙流量公式以及阀口流量公式,建立整阀的数学模型。在此基础上,在SimulationX中建立比例方向阀的多学科仿真模型,分别对影响间隙流量的因素:间隙宽度、间隙长度和间隙端压差对比例阀性能的影响做了仿真分析,仿真结果与理论结

为了研究电比例斜盘式恒压柱塞泵的动静态特性,在分析其工作原理、运动特性和流量特性的基础上,利用SimulationX软件搭建恒压泵的机械、液压联合仿真模型进行研究,分析了变量缸大小腔直径比、变量缸弹簧刚度和主控压力阀的阀芯直径对恒压泵动态特性的影响。研究结果表明:电比例斜盘式恒压柱塞泵泵具有良好的动静态特性;主控压力阀阀芯直径越大,压力稳态值越接近设定压力值;弹簧刚度的增大和变量缸大小腔直径比值的减小都会提高恒压泵的动态响应速度,但超调量也会随之增大。

恒压斜轴式变量泵排量大,压力高,广泛应用于工程机械、冶金机械、矿山机械和船舶等的液压系统中。其基本原理是通过设定先导比例溢流阀压力,缸体摆角自动调节,使泵出口压力与先导溢流阀设定值相同。在理论分析的基础上,采用SmulationX软件,构建了变量泵液压与机械的联合仿真模型,对比例变量恒压柱塞泵静态及动态输出压力流量特性进行分析,研究变量弹簧对动态特性的影响。仿真结果表明:恒压变量泵压力和流量特性稳定,变量弹簧刚度越大,恒压泵响应越快。该研究可为高性能液压泵元件的设计提供指导。