关键词： 自动变速器   液压系统   Amesim   试验台  

摘要： 随着经济和科技的发展,在市场的推动和相关从业人员的不断努力下,汽车业得到了迅速的发展。变速器是现代汽车的关键零部件之一,它的性能和质量直接关系到车辆的动力性、经济性,同时也关系到驾驶员的舒适性和安全性。液力自动变速器因其开发时间早、技术成熟、制造的成本低、可靠性高、舒适性好,在变速器市场上占据着重要的地位。变速器在研制和维修的过程中,台架试验已成为不可缺少的一部分,因此研制自动变速器试验台已成为必然。本文研究设计了一款可对自动变速器进行换挡试验、打滑试验的检测试验台,本文主要包括以下几方面的研究内容:(1)在详细的查阅国内外变速器试验台的研究现状和成果的基础上,详细的对自动变速器的结构和工作原理进行分析,并分析了各类变速器试验台的结构原理及控制方案,借鉴和吸收了先进的设计思想,确定该自动变速器试验台为开放式试验台。(2)根据国家相应的变速器台架试验方法和变速器总成技术条件的相关要求,确定了试验台的试验内容和技术参数。对试验台的布置形式进行分析,确定了自动变速器试验台总结构,进而对自动变速器试验台的动力输入系统、加载系统、供油系统、换挡装置进行了详细的设计,对主要的元器件进行选型,并且对变速器试验台装夹机构、联轴器、传动链轮进行设计。(3)基于Amesim仿真软件建立了设计的自动变速器试验台模型,并对其进行了仿真分析。通过仿真的结果验证了设计的自动变速器试验台达到了设计的预期目标。(4)根据设计内容,完成了试验台的样机制造,进行了变速器试验台的台架试验,对获得的试验数据进行了分析,通过试验结果表明,该试验台能够顺利完成设计的试验内容,能够良好的完成变速器试验工作,研制的自动变速器试验台满足设计要求。

关键词： 液压传动   气压传动  

ISBN: (纸本)9787568537025

摘要： 本教材以液压传动技术为主线, 阐明了液压与气动技术的基本原理, 着重培养学生认知液压与气动元件的能力, 阅读、分析、设计液压与气动基本回路的能力, 安装、调试、使用、维护液压与气动系统的能力以及诊断和排除液压与气动系统故障的能力。教材共分14章, 分别是: 液压传动概述; 液压传动基础; 液压动力元件; 液压执行元件; 液压控制元件; 液压辅助元件; 基本液压回路; 典型液压传动系统的原理及故障分析; 液压传动系统的设计与计算; 液压伺服系统; 气压传动概述; 气动元件; 气动回路及其应用实例; 气动系统的安装与调试及使用与维护。

关键词： 液压锚机   制动油缸   应急控制阀   减压阀  

摘要： 文中就某船液压锚机的液压制动系统出现压力表读数异常的现象，对液压系统，应急控制阀和减压阀的工作原理和结构进行分析，并提出了修理方法。

关键词： 发动机优化   全可变气门机构   液压系统   丁醇掺混汽油   量子进化算法  

摘要： 随着全球能源危机和环境危机的越发迫切,开发生物质能源、提高发动机效率将是我国推进“碳达峰、碳中和”政策背景下的一个重要方向。正丁醇作为可再生代用燃料的代表之一,具备来源广、抗爆性强、污染排放低等优势,具有良好的应用前景。但正丁醇与汽油的理化性质和燃烧特性的差异使其最佳配气正时与点火提前角等参数有别于传统汽油机,新型配气机构对气门正时和升程的调节具有很高的灵活性,对降低泵气损失、改善缸内流动和燃烧过程有重要意义,为改善丁醇及掺混燃料发动机性能提供了更大潜力和更多可能性。基于以上背景,本文针对一种新型HVVA(液压全可变气门驱动:Hydraulic Variable Valve Actuation)机构在丁醇掺混汽油发动机上的应用展开研究,研究内容主要分为三部分,第一部分围绕建立的耦合HVVA系统与汽油机系统的联合数值仿真模型展开,进行了HVVA系统的试验验证和运行参数的分析与优化;第二部分研究了丁醇掺混汽油发动机数值计算模型,基于修正的层流火焰速度公式构建了自定义层流火焰速度模型;第三部分围绕基于HVVA系统的丁醇掺混汽油发动机性能分析与优化展开,在联合仿真模型中分析了掺混汽油机中各运行参数的影响,编写优化算法求解了汽油机在不同工况与需求下的最优参数解,本文的主要工作和成果如下:1)在论述HVVA系统基本结构与主要部件工作原理的基础上,搭建了液压旋转阀、气门执行器和其他液压零部件的完备数值计算模型,充分考虑了管路沿程和局部损失、管壁传热、液压油属性变化等重要因素的影响,通过气门的运动学方程实现HVVA系统数值模型与汽油机性能仿真模型的联合仿真。HVVA系统数值模型补充了有关旋转阀泄漏量、系统换热、液压油属性变化等影响因素的计算,有效提升了对驱动气门的液体压力的计算精度,与汽油机数值模型的瞬态联合计算可以精确求解二者间的彼此影响规律。2)通过台架试验验证了HVVA系统数值模型在液压油动态压力计算和气门实时运动规律预测方面的精确性,并基于循环差异性试验验证了可重复性。在此基础上,通过数值计算模型研究HVVA系统的三个运行参数对系统能耗、气门运动规律的影响,并通过仿真计算确保了系统的鲁棒性和控制性能。为优化发动机典型工况下的HVVA系统运行参数,以气门正常工作且落座速度不超过临界值为前提,以HVVA系统能耗低、气门TAV(时面值:Time Area Value)值大为优化目标,开发改进的SA(退火模拟:Simulated annealing)算法对HVVA系统的运行参数进行了优化。3)为提高掺混汽油机数值模型对燃烧过程的计算精度,在文献试验数据和基于反应机理的计算结果的基础上,对丁醇和汽油的层流火焰速度公式进行拟合修正,并基于修正公式搭建自定义层流火焰速度计算模型,为掺混燃料的掺混比自动寻优奠定基础。利用拟合汽油热值和辛烷值等属性的方法获得汽油表征燃料的组分构成,通过缩减和优化掺混燃料的详细化学反应机理得到其简化机理,为CFD多维仿真提供了规模较小的反应机理模型。在由汽油机台架试验和CFD多维仿真验证数值计算模型精度的基础上,通过整机数值计算模型研究了丁醇掺混比、点火提前角和混合气浓度对掺混汽油机动力、经济和排放性能的影响。4)通过Matlab编写了多宇宙并行量子进化算法代码,根据汽油机数值计算模型的求解特点进行了相应的改进,有效提高了该算法用于发动机参数优化时的计算效率。以汽油机不同转速下的最大扭矩为优化目标,基于量子进化算法对掺混汽油机的气门正时、丁醇掺混比、点火提前角等参数进行了优化,得到了以最佳动力性为目标的掺混汽油机最优解集。对比了HVVA负荷控制策略与节气门、VVT和VVL策略在部分负荷下的燃油经济性表现,然后基于量子进化算法对掺混汽油机的全部运行参数进行了比能耗优化,优化后掺混汽油机的BSEC明显低于原机,在中、低转速低负荷及高转速高负荷下的BSEC降低超过13%。本文通过搭建耦合HVVA系统与发动机系统的联合仿真模型为HVVA系统的应用提供了参考,通过对丁醇/汽油混合燃料层流火焰速度的拟合修正为提高发动机数值模型精度提供理论依据,最后,针对搭载HVVA系统的丁醇掺混汽油发动机系统变量参数多、变化范围大的特点提出了用量子进化算法进行优化的思路,有较强的工程参考价值。

关键词： 调距桨   动态加载   在线辨识   内模控制原理   自整定PID   液压系统  

摘要： 随着海洋强国战略的推进，船舶工业快速发展，可调距螺旋桨得到了广泛应用，这同时也对调距桨装置的快速优化迭代提出了要求。半实物仿真是研究与优化调距桨系统的重要方法，仿真时如何对桨叶在调距过程中所受的力与力矩进行模拟加载是一大难题。本文针对调距桨半实物仿真系统对模拟载荷的需求，以调距桨电液伺服加载系统为研究对象，针对其高精度动态加载控制策略展开研究，主要包括以下内容：　　调距桨载荷特性研究。在对调距桨桨叶的受力情况进行深入分析的基础上，进一步分析桨叶载荷与螺距之间的关系，提出了带平滑因子的离散载荷谱连续化插值方法，得到了调距桨载荷谱函数模型。　　调距桨电液伺服加载系统建模研究。在对加载系统结构、组成和相互作用关系进行分析的基础上，建立了加载系统数学模型;考虑到液压系统的非线性与加载系统的慢时变特性，采用带遗忘因子的在线参数辨识方法确定模型参数;以调距桨加载系统的位变参数模型为基础，提出了一种可快速启动的在线辨识改进方法，提高了辨识效率。　　调距桨电液伺服加载系统控制策略研究。针对调距桨加载系统受到多余力干扰的问题，提出了一种基于可变旁路阻尼的多余力抑制方法;针对加载系统的实时闭环控制问题，提　　出了一种基于在线辨识与内模控制的PID参数自整定控制策略，综合利用带遗忘因子的递推最小二乘法跟踪系统模型参数、系统传递函数快速降阶及IMC-PID控制器参数在线整定，实现了调距桨加载系统的实时精确加载。　　调距桨半实物仿真实验平台搭建与实验验证。设计并建立了调距桨半实物仿真实验平台，开发了平台监控软件，构成了验证测试电液加载方案和加载控制策略的完整实验系统;基于所建立的实验平台，开展了调距桨动态加载验证测试，实验结果表明本文设计的加载系统方案和控制策略能够实现高精度动态加载，满足实际工程中对调距桨进行动态加载测试的加载力、响应时间和加载精度需求。

关键词： 悬臂式掘进机   电液比例   PSO算法   非线性模型   液压系统   联合仿真  

摘要： 悬臂式掘进机作为煤矿井下重要采掘设备,随着工业化发展需要,对掘进机的性能要求不断提高。截割部作为悬臂式掘进机的关键部件,其性能高低决定着掘进机的采掘效率及使用寿命。因此截割部控制系统的研究对掘进机行业发展具有重要的现实意义。以EBZ200型悬臂式掘进机截割部为研究对象,首先对传统掘进机截割部液压控制系统进行改进设计,引入负载敏感技术及电液比例技术。结合截割部几何、动力学关系,确定截割部主要液压元件选型。以电液阀控液压原理为基础,建立截割部非线性数学模型,在Simulink环境中建立掘进机截割部控制系统仿真模型。利用粒子群算法(PSO算法)优化PID控制器,在matlab/Simulink环境中建立PSO-PID控制截割部控制系统仿真模型。通过对比PID控制模型仿真分析,在阶跃响应中,PSO-PID对该控制系统的超调量减少了1.6%,到达稳态的响应时间缩短了0.3s。表明了PSO算法优化PID控制应用于截割部控制系统使控制效果更佳。分析掘进机截割部液压控制系统构成及工作原理,对主要液压元件进行AMESim建模,建立掘进机截割部液压控制系统AMESim模型,对悬臂回转和升降动作进行仿真分析,验证了液压仿真模型可行性。最后在matlab中建立截割部控制系统模型,在AMESim中建立截割部物理模型,二者结合,建立基于matlab与AMESim的掘进机截割部机电液一体化仿真模型。同时引入PSO-PID控制、PID控制策略。将两种模式进行仿真对比分析,结果表明采用PSO-PID控制的联合仿真控制模型性能更优。论文将PSO智能算法应用于优化掘进机截割部控制系统,为掘进机智能化控制研究提供了参考价值,对掘进机类似机械设备智能化研究具有一定的借鉴作用。图[50]表[11]参[80]

关键词： 锚链提升器   液压系统   状态检测   故障注入   AMESim仿真  

摘要： 多点系泊系统是保障海洋平台安全作业的关键装置。通常多点系泊系统围绕海洋平台布置数组系泊锚链以控制平台稳定于作业区域,而在收放系泊锚链的过程中一般会直接使用平台锚绞机对锚链进行拖拽或者释放。如果多点系泊系统的锚链提升器液压系统设计或状态检测不合理,将会不可避免的造成锚链过度弯折磨损,在复杂海洋环境下里难以控制锚链的收放速度,最终导致整个多点系泊系统出现安全隐患。因此,本文设计开发一种多点系泊系统锚链提升器液压系统,并为其制定准确高效的液压系统状态检测方案。主要研究内容包括以下几个方面:(1)分析国内外锚链提升器相关研究及应用现状,对多点系泊系统锚链提升器整体液压系统进行设计计算,对锚链提升器样机试验台各部分进行计算选型,最终设计出1t负载的锚链提升器样机试验台液压系统,确保收放锚链过程中有效控制锚链速度,避免锚链节弯折磨损。(2)根据所确定的锚链提升器液压系统方案,选取其中的举升液压系统,对其各个主要元件进行常见液压故障机理分析,基于最大故障特征信息熵理论与故障树分析法对液压系统状态进行检测研究,制定详细的液压系统状态检测方案,增强设备液压系统可维护性,延长整体设备使用寿命。(3)为锚链提升器样机试验台的液压系统加装非破坏性故障注入模块,该模块由可调节流阀、球阀、止回阀以及溢流阀组合而成。将故障注入模块设置在液压系统中不同位置,使其能够有效模拟相应的故障,以达到液压系统故障模拟和加速的目的,同时布置压力和流量传感器实现相关故障数据的采集,进而对液压系统状态检测进行研究。(4)运用AMESim构建锚链提升器样机试验台液压系统仿真模型,通过对液压系统正常工作运行数据和故障状态模拟仿真结果的分析,初步验证了锚链提升器液压系统设计的合理性以及液压系统状态检测方案的有效性。搭建锚链提升器样机试验台,依照所设计状态检测方案设置流量和压力传感器获取相关参数,对比仿真数据分析,进一步验证了锚链提升器样机试验台设计方案合理可行。本研究设计开发的锚链提升器液压系统能够控制锚链线性收放,显著减少锚链节之间磨损,同时基于最大故障特征信息熵理论与故障树分析法制定的液压系统状态检测方案可以准确对液压系统状态进行识别判断,便于工作人员对相关设备维护修理,在实际工程应用中具有重要意义。

关键词： 挖掘机   液压功率流   主阀调节   输入整形控制   工况适应控制   性能优化  

摘要： 液压挖掘机是一种广泛用于土石方施工作业的重要工程机械,在能源环境发展要求和人机友好交互需求的不断推动下,人们对挖掘机节能性、操控舒适性的要求日渐提高。目前,多路阀液压系统是挖掘机市场主流的液压系统,具有集成度高、工作可靠等优点,但人-手柄输入特性、系统控制特性、负载特性三者难以友好兼容,系统液压功率的实际流动状态过度偏离期望流动状态,即供、需压力流量动态匹配度较低,主要表现为能效不高、稳定性差、协调性欠佳。因此,本文针对现有负载独立流量分配(Load Independent Flow Distribution,LUDV)、负流量多路阀液压系统工作性能的不足,开展基于主阀调节的液压系统功率流优化调控技术研究。多路阀液压系统特性及功率流调控模型分析。基于液压执行器容腔-阻尼-惯量模型,探究执行器的输入流量、回油动态液阻对其驱动压力特性和制动停止速度特性的影响规律,明确液压功率流优化调控的切入点;基于液压系统功率流调控模型,从供需压力流量匹配、工作腔压力动态调控、执行器流量比调节三个方面,探讨系统性能优化控制的基本方法,明确液压功率流优化调控的着力点。主阀输入整形及LUDV执行器稳定性优化控制。以LUDV回转-动臂系统为研究对象,根据负载的阶段变化特点将执行器运动过程细分为建压启动、惯性加速、稳定恒流、阻尼减速和停止振荡工况,并分工况开环调控主阀控制信号变化率,重点解决LUDV液压执行器驱动、制动过程压力动态稳定性差的问题。液压缸/马达驱动加速过程中,通过分段限制主阀流量增长率,主动调节执行器的惯性负载、驱动腔压力能存储与释放过程,抑制驱动压力波动,最大启动压力超调量从80%降低至16%;液压缸制动停止过程中,通过分段限制主阀控制压力变化率,减小回油阀口关闭速度、增加阀口阻尼减速作用时长,主动调节液压缸的制动停止初始状态参数,抑制负载惯性引起的压力振荡,最大制动压力超调量从74%降低至28%。基于6吨LUDV挖掘机关键液压、结构参数及测试数据,搭建可准确模拟真实回转、动臂提升工况状态的虚拟挖掘机,开展控制算法模型在环测试,验证输入整形控制原理的正确性。主阀修正调控及负流量挖掘机工况适应控制。以负流量回转-动臂系统为研究对象,在原液控主阀控制回路上增设电比例减压阀,对主阀开度进行修正调节并使之动态匹配工况控制需求,主要改善负流量挖掘机在液压缸压力超限、回转马达制动腔被动泄压、多路阀流量配比失衡三类特殊极限工况的能效、稳定性与流量分配特性。动臂缸压力超限工况下,采用按需供流控制,调节主阀-负反馈压力,减少泵流量供给,抑制动臂缸过载导致的泵溢流;回转马达制动腔被动泄压工况下,采用主动泄压控制,调节主阀以适时打开马达出油口,主动释放马达制动压力,抑制其被动泄压导致的回转反弹;复合动作工况下,采用执行器流量比或动作优先控制,调节主阀开度并重新按需分配双泵流量,实现多路阀流量分配特性的主动调控。基于37吨负流量挖掘机关键液压、结构参数及测试数据,搭建可准确模拟真实回转-动臂提升动作工况状态的虚拟挖掘机,开展控制算法模型在环测试,验证工况适应控制策略的正确性。控制代码开发及其调试验证。搭建离散化的输入整形、工况适应控制算法模型,并开发相应控制代码;将控制代码-虚拟控制器导入虚拟挖掘机,开展控制算法的软件在环测试,检验控制代码的预期控制功能;开展控制代码的虚拟调试,检验其在可编程逻辑控制器中的运行正确性,验证所设计控制算法的可行性。

关键词： 混凝土泵   蓄能器   液压冲击  

摘要： 某系列混凝土泵泵送液压系统回油冷却器发生批量性开裂故障，导致开裂故障的主要原因是泵送换向过程中液压系统回油压力冲击过高。在采取换向时降低液压泵排量措施后，仍然无法有效解决压力冲击问题。在此情况下提出加装蓄能器以减缓液压冲击，并介绍不同类型蓄能器的特点，给出通过理论计算求解蓄能器容积大小和充气压力的方法，并进行装机试验验证，确认皮囊式蓄能器可以有效减缓泵送液压系统的回油冲击。同时提出皮囊式蓄能器的皮囊寿命与累计泵送方量的关系，为混凝土泵的预防性维护提供参考。

关键词： 液压传动   挖掘机   动态外载   能耗分析   工况识别   分阶段能量管理   机器学习   模糊控制  

摘要： 液压挖掘机广泛应用于土方项目施工,在国际能源危机、环境问题日益突出的大背景下,挖掘机节能技术水平成为衡量其核心竞争力的重要指标。典型作业循环下,挖掘机执行机构动作规律和对应外负载具有明显的周期性,采用“作业模式+档位”的发动机功率控制模式难以保证工作点稳定在燃油经济区,造成油耗高、排放大。考虑到挖掘机土方作业是一个动态过程,执行机构动作具有一定的随机性、重复测试难度大,给明晰典型作业循环过程中外载特性和挖掘机液压系统响应特征带来了极大困难,并进一步阻碍了基于多传感信息融合的工况阶段精细化识别以及分阶段的能量管理策略研究。为了提高液压挖掘机燃油经济性,本文通过理论、数值模拟、试验相结合的方式,对挖掘阶段动态外载特性、液压系统能耗分布开展了系统研究,进而提出了挖掘机工况识别方法,制定了与工况阶段相匹配的发动机工作点调整策略,实现分阶段能量管理,降低整机燃油消耗。本文具体研究内容如下:(1)基于等效性原则,提出了挖掘阶段铲斗外载的简化模型;建立了基于任意拉格朗日—欧拉方法(ALE)的土壤挖掘过程仿真模型,获得了挖掘阻力系的时变特征,利用挖掘机动力学模型,将挖掘阻力系转化为液压缸输出力,并通过实车测试验证,模型误差最大为14.56%。研究了挖掘参数、方式对动态外载的影响规律,以挖掘阻力幅值和比能耗为评价指标,确定了最优复合挖掘轨迹。(2)基于ADAMS、AMESim平台建立了液压挖掘机机—液系统联合仿真模型,从元件、子系统、整机系统三个层次验证了模型的精确性。结合铲斗动态外载求解方法,开展了实时动态外载驱动的挖掘机液压系统能耗分布研究,得到典型作业循环下ZE215E-10液压系统能耗分布量化结果和关键参数响应特征。结果表明:单次90°空载装车过程中,系统有用功率为22.18 k W,占比45.08%,节流损失最大,占45.51%。单次90°实载装车过程中,系统有用功占比提高至50.08%,进油节流损失显著增大,回油节流损失降低。对比了各工况阶段下液压系统关键参数的响应特征,为挖掘机工况精细化识别技术的研究提供基础。(3)根据各工况阶段执行机构动作和外载变化特征,以各工况阶段主泵压力稳定时的波形作为分段标志,建立工况阶段LIBSVM识别模型,引入智能校验环节,修正部分人为因素和信号波动导致的误识结果。时间窗口宽度为0.4 s、信号采样频率为20 Hz时模型整体识别正确率最高,为91.93%。针对LIBSVM模型忽略液压系统响应滞后导致滞后误识比例过大的问题,选择能够直接反应执行机构动作信息的控制信号波形作为识别标志,采用深度学习方法,建立工况阶段LSTM识别模型,有效降低滞后误识比例31.86%。最后,对比了模型参数对两种工况阶段识别方法性能的影响机理。(4)考虑到固定档位的发动机功率控制模式难以满足挖掘机节能性要求的问题,提出了基于工作点调节的挖掘机分阶段能量策略。采用统计学方法,设定各工况阶段目标转速范围。考虑到工况阶段转换期间的操控性要求以及工况阶段内的节能性要求,制定基于最大加速度原则的转速调整策略和遗传算法优化的转矩稳定策略。考虑到辅助设备的转矩需求,基于递归思想,以发动机转矩偏差和偏差变化率为输入,二次减压阀出口压力变化量为输出,设计最优目标转矩模糊控制器。开展了典型作业循环下的实车测试,结果表明:待机、挖掘准备阶段外载稳定,工作点分布基本无变化;提升回转、卸荷、挖掘阶段的工作点向高转矩、低转速的经济燃油区靠近;空斗返回阶段工作点区域集中;基于工作点调节的挖掘机分阶段能量管理策略下整机平均燃油消耗率为197.2369 g/kW·h,燃油经济性提高1.27%。图116幅,表34个,参考文献229篇