与阀控系统相比,泵控闭式系统具有无节流损失、驱动与动势能回收一体化的优点,是电液控制技术的发展方向,但对于目前广泛应用的单出杆液压缸,采用传统的进出口流量对称型液压泵,需要附加复杂的流量补偿回路平衡液压缸的面积差,在负载方向改变时会产生压力和速度突变,影响系统运行品质。为解决这些问题,提出一种能够匹配单出杆液压缸面积差的非对称泵闭式系统方案,在对称型轴向柱塞泵的基础上,将原配流窗口由2个修改为3个,其中与原泵出油口连通的窗口不变,连通单出杆液压缸的无杆腔。将原吸油窗口修改为2个,其中1个窗口与单出杆液压缸的有杆腔连通;第3个配流窗口为补偿窗口,与蓄能器或液压油箱连通。建立系统试验台,测试验证该新型系统方案的有效性,进一步将新回路原理用于控制液压挖掘机的斗杆,并对采用新方案后斗杆的运行和能...

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。

针对液压插装阀的主阀都采用平底断面,但在计算流量时却采用按完整锥面锥阀导出的过流面积计算公式,从而造成非常大的计算误差、不能准确指导设计的问题,采用CFD流场可视化仿真对锥台形锥阀的出流特性进行了研究。通过分析阀内流场参数分布特征,判断锥阀过流断面位置,提出了转折开口度的概念。得出锥台形锥阀的阀芯在大行程范围移动时过流断面面积变化存在关键的转折点,不同行程范围不同内外流流动状况过流断面位置不同,相对应的面积计算公式也不同。采用新的面积计算公式,可以比较准确地计算锥台形锥阀的过流面积和通过阀的流量。同时,对比内外流流动状况的阀内流场特征,结合确立的过流断面,指出对于锥台形锥阀流动应考虑孔口节流损失和进出阀口局部损失的混合作用,内外流流动时进出阀口局部损失的不同是内外流流量特性不同...

由于结构紧凑,易于并行驱动多执行器等优点,阀控液压缸系统被广泛应用于工业和工程自动化装备,存在问题是节流损失大,能量效率低。为了降低液压系统能耗,有效的方法是采用直接泵控技术,消除节流损失。但传统进出口流量对称型液压泵驱动非对称液压缸系统,需要附加复杂的回路补偿非对称液压缸面积差,并且当液压缸负载方向频繁变化时,控制腔交替变化,液压缸运行平稳性差。针对上述问题,提出一种能够匹配非对称液压缸面积差的非对称泵控缸闭式系统方案,并将其应用于控制具有四象限工作特性的液压挖掘机斗杆。为了验证新提出方案的可行性,在前期仿真研究基础上,构建非对称泵控液压挖掘机斗杆试验系统,对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行研究。测试结果表明,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,与采用...

液压挖掘机作业中,大质量动臂举升储存的势能经液压阀口节流转化为热能耗散,不仅浪费能源,还使液压油温度升高,需附加冷却系统降温,增加了机器的成本和复杂性。为解决上述问题,在原有负载敏感驱动回路的基础上,提出基于三腔液压缸的工作装置自重液气平衡势能回收利用方法,三腔液压缸中一个油腔与液压蓄能器直接连通,存储利用工作装置的势能。研究中,首先根据前期的仿真结果,建立了基于三腔液压缸的液压挖掘机测试样机,通过试验,分析对比了分别采用两腔液压缸和三腔液压缸驱动动臂的运行特性与能效特性,测试结果表明,增加液气储能容腔后,提高了系统运行的平稳性,动臂运行过程中的能耗降低48.5%,峰值功率降低64.7%,节能效果显著。新的方法也同样适用于各类液压缸驱动的重载举升装置。

液压元件设计理论随着液压系统控制精度的提升不断完善,对液压阀阀套阀芯间配合间隙的设计时需考虑阀套和阀芯变形带来的影响。依据实际使用的插装阀结构尺寸,建立其整体的三维流固热三场耦合模型,给出了不同边界条件时阀芯阀套的温度场分布规律及阀芯阀套在热效应和压力效应共同作用下产生的变形量,同时给出变形量带来的阀套阀芯配合间隙的变化。研究结果表明:锥阀在不同的工况时,热效应和压力效应对阀芯阀套的变形量和变形方向的作用不同,阀芯阀套的变形对其配合间隙的影响需针对典型工况进行具体分析。

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。

该文综述了一种新型矿用液压挖掘机履带张紧系统。履带张紧系统是履带式行走机构的一个重要组成部分，它的性能好坏对履带式液压挖掘机的行驶性能有很大影响。该文通过分析矿用液压挖掘机的行走工况和履带及张紧缸的受力情况，并对比了各种履带张紧系统的优缺点，设计了一种新型矿用液压挖掘机的履带张紧系统。通过仿真，该履带张紧系统能够在不同路面状况下对履带进行实时张紧，实时监测，使液压挖掘机安全可靠的行走。

液压挖掘机一直以来都存在能量利用率不高的问题在动臂下降过程中动臂势能大部分通过液压系统转换成热能浪费掉。研究了一种以蓄能器为储能元件的动臂势能回收系统分析了其工作原理建立了挖掘机工作装置的Simulation X多体动力学仿真模型进行仿真研究并讨论了蓄能器参数对能量回收效果的影响。仿真结果表明该系统能够实现动臂势能回收达到了较好的节能效果。

由于非对称缸两腔的非对称性，采用与对称缸类似的方法建立其工作点线性模型时，需要对两腔压力微分做更多的近似处理，模型误差较大。在液压缸负载流量线性方程推导过程中，提出采用对两腔流量进行近似处理的方法，得到适用于不同活塞位置的阀控非对称缸统一模型；应用于对称缸，所得结果与采用传统方法得到的相同，表明所得非对称缸模型误差较小。将零位附近负重叠区内伺服阀中液压油通流状态看作液压缸正反向运行时的两种通流流态共存，得出零位附近的流量增益和流量-压力系数计算公式。不同活塞位置、不同阀芯位移等多个工作点仿真测取的模型参数与理论计算结果相差很小，不同工作点的闭环控制试验曲线与基于理论计算模型的仿真曲线一致，表明所得阀控缸模型误差小。