关键词： 小型快锻液压试验机   机架设计   有限元模拟优化   液压系统  

摘要： 小型快速锻造液压机凭借响应速度快、机架稳定性好、锻造精度高等方面优势成为现阶段锻造行业发展的一种趋势。本文对50t锻造工况下的试验机主要做了相关机架的设计、稳定性能和优化的研究,并针对泵直接传动式快锻液压机液压系统进行相关内容的设计。研究内容主要由以下几个方面进行:(1)依据50t锻造力下的锻造工况及理论分析,优选出了50t工况下的液压机初步机身结构设计方案,并对其结构和工作缸、回程缸、拉杆柱套、横梁结构进行结构设计和校核。计算显示,横梁结构的应力为43.708MPa,立柱的应力为175.75MPa,液压缸的应力为119MPa。本体结构的最大应力均小于许用应力,框架式预应力液压机初始机身结构强度、刚度均满足设计要求,解决了稳定的锻造需求。(2)对预应力框架式结构进行建模,在有限元软件中对机身结构动、静态性能进行研究。其静态变形量仅为0.19726mm,最大静应力仅为69.046MPa。相对于液压机整机尺寸来说,静态变形量极小,并且最大静应力小于液压机极限应力,机架静态性能稳定。机架模态分析结果表明锻造液压机的前6阶模态固有频率均大于12.767Hz,前6阶固有频率远远超过其锻造频率3Hz,可有效避免共振现象的发生,机架的动态性能良好。(3)对横梁结构研究与拓扑优化。横梁结构优化结果显示,上、中、下横梁结构优化后质量分别减小38%、36%、38%,其最大静应力分别下降10.33%、8.3%、51.8%,静态变形量分别下降6.14%、7.46%、43.5%;优化后的横梁结构前6阶固有频率均高于优化前。在达到轻量化的目的同时,动、静态性能都有所提高,整体力学性能变的更加合理。(4)对液压系统进行理论设计。根据锻造行程确定液压系统方案,提出了高频响比例变量阀控制系统下的液压系统设计,并根据快锻液压机响应时间设计出泵直接传动式锻造液压机液压系统的原理。

关键词： 液压系统   lyapunov方法   稳定性   含气量   距离  

摘要： 滚切剪作为生产线钢板轧制的重要装备之一,是现在工业生产中不可缺少的核心设备,其作用主要用于钢板的剪切等。液压系统作为滚切剪中必备设备必须考虑其精准性。滚切剪在剪切过程中主要依靠的是左右两个液压缸,这两个液压缸以不同的速度进行动作,通过两个速度不同的液压缸带动连杆抬起、下落,从而形成合适的剪切角度对钢板进行剪切。在高压、大流量下滚切剪剪切钢板时会出现剪切轨迹无法精确跟踪,滚切剪剪切角变小会造成剪切力急剧变大,钢板剪切会出现剪切不完全、剪切质量差、钢板剪不断、液压缸内表面会发生气蚀现象以及密封圈破坏严重等问题。面对这些问题究其原因主要是由于在高速大流量情况下,液压系统控制阀直接与液压缸连接,这样会导致阀口出现空化现象产生大量的气体,这部分气体随油液进入液压缸中造成的。针对上述存在的问题深入研究滚切剪液压系统阀口至液压缸之间孔道内气体溶解的距离。(1)首先利用液压油有效体积模量、初始含气量建立含气量、系统压力和压力上升速率的数学模型,再根据气体变化量和溶解度之间的关系建立了初始含气量与气体溶解距离之间的数学模型。(2)然后建立模型进行仿真分析,结果显示在不同含气量下仿真分析与数学模型之间气体的溶解距离误差值小于10%,从而得到了不同初始含气量下阀口至液压缸的最佳孔道溶解距离。(3)根据改进后的孔道距离对滚切剪机中的液压系统进行位置-压力控制研究,建立了力平衡方程、负载流量方程以及弹性负载力,通过这些方程提出了位移-压力的自适应控制算法,研究滚切剪剪切时候的位置、压力轨迹变化情况,通过仿真、实验分析位移-压力逐渐吻合,剪切跟踪轨迹无突变,剪切平稳。本文根据高压、大流量工况下对滚切剪液压系统阀口至液压缸之间的孔道距离做了改进,这样做有利于阀口空化后的气泡部分溶解于液压油中,使得更少的气体进入液压缸,以免对液压缸内壁造成气蚀,从而增加液压缸的使用寿命,同时保证密封圈不受破坏,这样减少了液压油中混杂的气体,提高了油液有效体积弹性模量,提高液压系统在工作中位置-压力跟踪轨迹的精准性,从而提高钢板的剪切质量。

关键词： 玉米收获机   液压行走系统   智能化控制   AMESim仿真  

摘要： 目前国内大部分玉米收获机存在着各式各样的问题,目前市场大部分玉米收获机均为纯机械传动,而且很少有对在进行收获作业时对各项工作参数的实时检测与反馈控制功能,智能化水平较低,所以就使得当收获机出现故障后,不能及时找出问题所在而且修理难度大,影响收获机的收获效率。本文基于传统玉米收获机结构,分析玉米收获机各系统结构及传动方式,对收获机行走系统、收获系统、脱粒清选系统进行改进优化,选择合适的控制器对整车控制元件进行控制,使玉米收获机各工作部件可以实现自动化,提高玉米收获机的智能化水平。主要进行了以下几方面的研究:(1)分析传统玉米收获机行走系统的传动结构与工作原理,利用液压系统代替传统机械行走系统,开展玉米收获机液压行走系统的研究,设计出满足收获机行走条件的行走液压机械无级变速驱动系统。建立液压系统仿真模型,在AMESim中进行仿真分析,分析收获机在不同负载下液压泵与液压马达的变化规律,根据仿真结果验证所设计液压系统的真实性与可靠性,对液压系统中各元件进行计算选型。(2)分析玉米收获机割台系统机械结构及传动方式,利用电子技术代替传动人工操作,对割台传动进行控制且可以调节割台运行速度,分析玉米收获机在收获工作时玉米植株进入输送过桥过程,选择合适的玉米收获机喂入量检测方式,安装传感器对玉米收获机喂入量进行实时检测,为下一步玉米收获机智能化控制系统提供数据基础。(3)分析玉米收获机脱粒清选系统的结构特点及工作过程,找出影响玉米收获机脱粒清选系统工作效率的因素,通过对各项因素分析,对玉米籽粒含水率进行实时检测,根据含水率的大小通过控制器处理数据自动调节脱粒清选系统中各主要结构参数。(4)选择合适控制器采集各个传感器数据,通过对数据的处理控制各电子元器件,实现整机智能化控制。利用控制器与FBOX之间的通讯协议,实现检测数据自动上云,将采集到的数据上传到云端,实现玉米收获机远程监控系统。(5)对所设计各元件进行选型安装,制造样机进行试验验证,通过试验结果确定所设计各系统可以正常工作且满足玉米收获作业。

关键词： 供液管路   液压支架液压系统   压力流量特性   动态阻力特性  

摘要： 我国煤矿综采工作面供液技术长期以来严重滞后,尤其在供液质量、效率、智能化水平和环境友好性等方面无法满足安全高效智能化矿井快速发展要求,成为制约煤矿综采智能化技术发展的瓶颈。工作面液压支架的执行机构众多、动作复杂、供液管路长,导致长距离供液系统存在响应速度慢、利用效率低、沿途损失大等问题,从而很难实现乳化液泵站的稳压控制和实时控制,造成工作面供液滞后、液压支架及时支护和跟机困难,影响煤矿工作面的快速推进。因此,本论文提出研究工作面液压支架液压系统的动态特性,分析液压支架全周期分时工况的压力流量特性和供液管路的动态阻力特性,对实现液压支架液压系统的压力预测控制、系统稳压控制和提升煤矿综采工作面供液技术水平,具有重要的理论意义和工程应用价值。主要工作内容如下:（1）液压支架液压系统理论分析。阐述郭屯煤矿综采工作面液压支架液压系统的组成和工作原理,主要包括立柱升降控制回路和推移千斤顶推溜拉架控制回路。理论分析液压支架在升降柱和推溜拉架过程中的受力情况、液压支架移架速度和推溜速度。（2）长距离供液管路动静态特性分析。理论计算供液管路的压力损失,建立管路的动态特性理论模型,并对管路系统进行适当简化,建立双进单回供液管路模型,仿真分析管路动态特性和压力损失-流量特性,并与理论分析结果对比,验证管路模型的合理性。（3）液压支架关键阀类元件建模与性能分析。阐述电磁卸载阀、安全阀和液控单向阀的结构及工作原理,建立对应的仿真模型,仿真分析电磁卸载阀的卸载-恢复压力特性、立柱用安全阀的启溢闭特性以及液控单向阀正向和反向开启的压力损失-流量特性。（4）液压支架液压系统动态特性分析研究。建立工作面液压支架液压系统整体模型,分析液压支架单架移架、成组顺序推溜速度特性及位移特性;分析液压支架的支护初撑力、移架动作过程中立柱下腔压力特性影响因素;分析工作面单台液压支架一个移架周期的压力-流量特性、泵站出口处的压力-流量特性、供液管路系统的动态阻力特性及其影响因素;进一步分析两台液压支架插架移架时系统的动态特性。本文研究建立工作面液压支架液压系统整体模型和双进单回供液管路流体动力学模型,完成了液压支架关键阀类元件建模与性能分析,在此基础上进行了仿真研究,仿真结果表明:1)单进单回供液管路进回液压力损失过大,双进双回管路次之,三进三回管路较为理想;双进单回供液管路进、回液压力损失理论值和仿真结果的相对误差分别为2.97%、3.31%,验证了供液管路模型的合理性。2)液压支架关键阀类元件具有较好的动态性能,从而验证了所建立的液压支架关键阀类元件模型的合理性。3)仿真获得了工作面液压支架一个移架周期的压力-流量曲线和供液管路系统的动态阻力特性曲线。液压支架执行端负载保持不变时,供液管路的压力损失稳定在7MPa左右。由于供液管路和各类液压阀压力损失的影响,立柱初撑力不足31.5MPa,首端液压支架初撑力仅有19MPa,并且随着液压支架距工作面端头距离的增加,初撑力逐渐减小,工作面首尾两端液压支架的初撑力之差达到1.8MPa。4)仿真得出了供液管路的动态阻力特性随管路参数变化的规律,管路越长,系统压力损失越大,波动频率明显降低,动态响应速度变慢。管径越大,压力损失越小且变化明显,波动幅度越小。与三进液形式管路相比,双进液形式管路的压力损失较大,波动程度较明显。5)通过进一步仿真获得了两台液压支架插架移架时液压支架进液口的压力-流量曲线,采用两架液压支架同时移架的方式,可以提高液压支架移架速度和液压支架升柱时的支护初撑力,但在移架动作切换时,支架进液口压力和流量波动较为明显,系统不太稳定。

关键词： 注塑机   能耗分析   能耗预测   多目标优化   算法改进  

摘要： 注塑机作为注塑行业的核心生产设备,在国内塑料制品生产企业中被大量使用,据统计,注塑机实际能耗高出理论能耗1倍以上,其生产效率也远低于国际先进水平,因此,降低注塑机能耗,提高注塑机的生产效率,是“十四五”规划对我国企业能源消耗提出的新要求,也是企业目前亟待解决的问题。在生产过程中,注塑机消耗的能量主要集中在以下三个模块,即液压系统能耗、循环冷却水的能耗、加热器的能耗;其中液压系统能耗占比最大,占总能耗的75%～80%,因此基于对注塑机液压系统的能耗分析,构建注塑机能耗预测及优化模型意义巨大。首先使用功率键合图构建注塑机液压系统的能耗分析模型,研究注塑机液压系统的能耗特点,筛选出液压系统能耗的主要影响因素;然后使用改进的果蝇算法优化SVM建立液压系统能耗预测模型,最后通过改进的多目标粒子群优化算法,优化了主影响因素工艺参数,以达到降低能耗提高生产效率的目的,本文以通用型螺杆式液压注塑机为研究对象,进行能耗的分析、预测、优化研究,具体的工作安排如下:1.当前的能流分析多是静态分析方法,未考虑能耗功率流向、转换效率、功率损失、液压冲击等动态特性,本文采用功率键合图的方法,动态构建注塑机液压系统分析模型,分模块、分阶段分析注塑机液压系统能耗特性,通过进一步分析得出影响能耗的主要因素。2.注塑机实际生产过程工艺流程复杂多变,影响能耗和生产效率的原因包罗万象,不仅受工艺参数、结构参数等定性参量的影响,还受设备运行状态、生产环境等不确定因素的影响,因此,采用传统的基于机理的预测方法往往与实际生产能耗相差较大,本文以企业实际的生产数据为基础,构建短期能耗预测模型,采用改进果蝇算法优化SVM的方法,通过改进果蝇算法的自适应步长和设置混沌搅动机制,不仅有效的提高了预测模型的预测精度,也很好的解决了短期预测数据随机性大偶发性高的问题,对指导企业实际生产过程的排班和成本预算等问题意义重大。3.基于功率键合图的能耗分析模型,对主要影响能耗的工艺参数进行优化,运用改进的多目标粒子群优化算法,以注塑机能耗和生产效率为优化目标,优化注射压力、溶胶温度、保压时长等工艺参数,通过改进的粒子群算法在保证质量的前提下,得出消耗能量最低,生产效率最高时的最优工艺参数组合。4.结合企业实际的生产需求,在企业原有的能源管理系统基础上,采用Python语言构建了注塑机分析、预测、优化模块,通过外部服务调用的方式,实现系统模块的可视化调用,方便企业生产管理。

关键词： 日立建机   CICEE 2021   液压系统   矿山数字化  

摘要： 体验日活动为山工机械与客户之间构建了更加透明、更加开放的沟通平台,不仅让客户切身感受到山工机械产品的性能,也进一步加深了客户对山工机械品牌的信任。2021年5月19日至22日,第二届长沙国际工程机械展览会(以下简称:CICEE)盛大举办,约1500家参展企业齐聚长沙国际会展中心,展示全球领先的技术和产品,引领行业创新趋势。继2019年首届CICEE以来,长沙展充分发挥平台优势与影响力,作为第二次参展的日立建机,带来了多款重磅新品和创新解决方案,并举行以"智能应用"为主题的媒体见面会,与参会观众一同探索行业智能化的未来。

关键词： 铁路接触网   混凝土支柱   液压系统   往复锯结构  

摘要： 铁路接触网混凝土支柱是电气化铁路站场或区间的一种重要支撑设备，其安全性决定着列车是否能够正常行驶。但是由于接触网混凝土支柱长期暴露在恶劣环境中，从而导致混凝土支柱老化，降低其安全性，因此需要对老化或者废旧的铁路接触网混凝土支柱进行更换或者拆除。在接触网混凝土支柱更换或拆除过程中，为了便于将庞大且笨重的废旧支柱进行装车并运输到指定的粉碎地点，所以需要将整根支柱进行切割。目前，市场上还没有一种针对接触网混凝土支柱的切割装置，而混凝土的切割方式主要有盘式转锯和链式绳锯。通过比较两种切割方式的优缺点，然后针对接触网混凝土支柱的切割问题，提出一种新型的分段切割装置，该装置采用全液压驱动。　　本文主要内容如下：　　（1）通过对比现有混凝土切割方式的优缺点，提出一种针对铁路接触网混凝土支柱的往复锯液压系统分段切割装置并确定该液压系统的设计要求，使用SolidWorks软件建立往复锯分段切割装置的三维模型，分别对夹紧装置、切割装置、进给装置以及换刀装置的工作原理进行分析。　　（2）根据设计要求对往复锯液压系统各个回路的液压原理图进行设计，同时设计整体往复锯液压系统的原理图。通过计算分析往复锯液压系统切割的负载力与进给力，确定液压系统的工作压力，再根据计算结果对液压系统执行元件、动力元件、系统各个阀以及辅助元件进行选型计算。　　（3）使用AMESim软件的标准库（HYD）建立往复锯液压系统的仿真模型，用液压设计库（HCD）建立分流集流阀模型，然后根据各个液压元件的计算结果设定AMESim仿真参数并进行仿真。仿真结果显示往复锯液压系统能够满足设计要求，从仿真的角度证明往复锯液压系统设计的合理性及可行性，同时对切割回路的压力特性进行分析，也对影响切割回路压力的因素进行分析。　　（4）分析切割回路峰值压力的抑制方法，提出使用气囊式蓄能器对该液压系统进行优化，使峰值压力平均从15.91MPa降到12.623MPa。通过仿真分析气囊式蓄能器参数对换向峰值压力的影响情况，为蓄能器关键参数的优化提供了基础。采用顺序二次规划算法（NLPQL）对蓄能器关键参数进行优化，优化后的蓄能器使换向峰值压力平均从12.623MPa下降到10.23MPa，峰值压力平均下降18.9%。　　（5）设计了往复锯液压系统试验切割装置和液压原理图，绘制CAD零件加工图纸，购买相关液压元件，完成往复锯液压系统试验装置的搭建，然后对试验切割装置进行调试运行，最后完成试验，通过试验结果验证往复锯液压系统的合理性和可行性。

关键词： 垃圾压块机   液压系统   PLC控制   远程监控  

摘要： 地埋式液压垃圾压块机是一种垃圾预处理装置,用于压缩生活垃圾,方便后续垃圾的转运及处理。埋于地下的设计使其更加环保,避免垃圾集中存放对环境造成的二次污染。本课题对地埋式垃圾压块机的控制系统进行研究,重点对液压驱动系统与PLC控制系统进行了设计。在设计液压系统时,首先明确了地埋式垃圾压块机的结构以及工作原理,而后根据工作原理制定出液压系统的设计要求,而后对垃圾压块机各机构进行工况分析,计算得出各机构液压缸的最大外负载与最大运行速度,并根据所得数据计算出各机构所受压力,进一步确定各机构液压缸的尺寸大小,最后根据工况要求绘制出液压系统原理图。对垃圾压块机控制系统的软硬件进行设计,根据垃圾压块机的动作要求,制定合理的电气控制方案,并对PLC的型号及其它硬件设备进行选型,按照PLC的工作点数,合理分配I/O地址并绘制PLC端子接线图,初步建立起PLC硬件控制系统。在软件设计方面,先制定PLC控制顺序流程,而后编写了初始化程序、主控制程序及故障报警程序。利用Win CC Flexible软件设计人机交互界面,构建出了自动控制及故障监测的画面。最后设计了远程监控报警系统,分析PLC的几种通讯协议及其适用范围,对远程无线模块进行研究,借用此模块实现对垃圾压块机的远程监控。将PLC无线通讯模块进行通讯连接,并对报警信号的触发及发送方式进行了设计,当垃圾压块机出现故障时,可以及时向管理人员发送报警信息。

关键词： 清洗/除雪一体化车   液压系统   动力匹配   AMESim仿真  

摘要： 由于除雪车和清洗车的使用季节不同,导致这两种环卫车辆存在闲置现象,造成资源浪费,在清洗车上加装除雪装置的清洗/除雪一体化车能有效解决这一问题。其中,液压系统是实现清洗/除雪功能一体化的关键,动力匹配对清洗/除雪装置稳定运行有重要影响。因此,本文针对清洗/除雪一体化车液压系统设计与动力匹配进行了研究。首先,在高压清洗车的基础上,根据清洗/除雪一体化车清洗和除雪的功能需求提出了除雪装置液压系统的设计要求,绘制了工作装置液压系统的工作的原理方案设计图并建立其控制策略,通过理论计算确定了液压系统的相关参数并对主要液压元件进行了选型。其次,基于对发动机-液压泵-负载功率分配关系的研究对清洗/除雪一体化车进行发动机与液压系统间的动力匹配,计算了铲雪工况、扫雪工况和清洗工况中液压油缸和液压马达所需发动机输出的功率,并对匹配的液压系统进行校核。最后,在AMESim软件平台上搭建了液压系统,基于搭建的液压系统分别对铲雪工况和扫雪工况进行了仿真分析,获得了工作装置在举升和偏摆时液压油缸的行程和工作压力的变化曲线,以及滚刷旋转时液压马达转速、转矩和流量的变化曲线。研究结果表明,液压油缸和液压马达所需的功率均在发动机功率范围内,且最高车速和爬坡度的校核值均高于其设计值,验证了动力匹配的合理性;除雪铲和滚刷均能在较短时间内达到稳定运行的要求,且仿真结果与理论结果误差较小,证明了清洗/除雪一体化车液压系统的设计满足其性能要求和技术要求,具有较好的稳定性。

关键词： 液压传动   气压传动  

ISBN: (纸本)9787115551238

摘要： 本书主要内容包括液压传动和气压传动两部分：其中液压传动部分主要包括液压传动概述，液压传动基础，液压泵，液压缸与液压马达，液压控制阀，液压辅助元件，液压基本回路，典型液压系统分析，现代液压技术，液压系统的使用、维护与故障诊断；气压传动部分主要包括气压传动元件、气压基本回路、典型气压传动系统分析、气压传动系统常见故障的诊断与排除。