关键词： 混凝土泵车   臂架液压系统   负载敏感   电液流量匹配控制  

摘要： 对混凝土泵车臂架液压系统常用的开中心负载敏感系统、闭中心负载敏感系统、LUDV负载敏感系统及LUDV电液流量匹配控制系统的工作原理及静态特性进行分析,对比4种系统的能耗及流量分配特点,同时提出LUDV电液流量匹配控制系统在混凝土泵车臂架液压系统的应用及控制方法。结论认为:开中心负载敏感系统适合于小流量的短臂架泵车,而LUDV电液流量匹配控制系统操作性更好,控制更灵活,更节能,能进一步提升泵车性能和竞争力。

关键词： 二辊矫直   液压传动   PSO优化的PID控制   无速度传感器矢量控制  

摘要： 随着机械工业和国民经济各部门,特别是航空航天的迅速发展,整个钛加工行业面临新的机遇和挑战。为了获得高质量的钛材,人们对制造装备的性能和加工精度提出了更高的要求。矫直是保证钛材直线度的重要工序之一,该工序加工精度的高低决定了其后续工序的加工成本和加工效率。二辊矫直具有结构简单、矫直精度高、矫直效果好等优点在生产中被广泛使用。但是现在矫直设备整体自动化控制程度不高,而且矫直技术的发展难以满足企业对矫直设备高精度、智能化和自动化的需求。因此对二辊矫直机进行控制系统研究并将理论应用于生产实践,可以降低生产成本,提高矫直精度,增强钛材的生产制造能力。本课题以某公司棒材生产线的二辊矫直机为研究对象,对二辊矫直机进行系统分析。研究二辊矫直机的机构组成以及钛棒的加工工艺流程,运用钛棒的弹塑性变形机理和二辊矫直的基本原理,确定矫直过程控制的关键工艺参数即矫直辊的压下量和速度。据此,设计了基于PSO算法的改进PID控制器的二辊矫直机液压控制系统,用以控制上矫直辊的压下量;设计了无速度传感器矢量控制变频调速系统用以调整矫直辊的旋转速度。并在Matlab环境下分别进行仿真。仿真结果表明:本文设计的液压控制系统响应速度快、鲁棒性强、具有抗干扰能力,控制性能优良;调速系统具有良好的动、静态特性,符合系统的控制要求。最后设计了基于S7-1500PLC的钛棒二辊矫直机控制系统来实现钛棒的矫直控制。包括控制系统整体方案设计,系统硬件设计及选型,在TIA博途软件中完成硬件的配置以及对相应的模块进行参数设置,系统软件设计。本文设计的控制系统通过仿真结果表明可以达到令人满意的控制性能,提高了钛棒矫直的质量和生产效率,为企业取得良好的经济效益提供可靠的技术基础,同时也为其他同类矫直机控制系统的设计提供了一些参考依据。

关键词： 逼喘试验器   位置控制系统   AMESim仿真   复合前馈控制  

摘要： 飞机发动机逼喘试验器是发动机整机逼喘试验中的重要组成部分,试验器燃油注射的快慢及精度对逼喘试验的成功与否起着决定性作用。根据试验要求,试验器需在极短时间内向发动机燃油总管注射高精度定量燃油。经对比分析研究,试验器最终采用伺服油缸驱动燃油注射器的形式完成注油过程,因此伺服油缸的位置控制精度对燃油注射精度起着决定性作用。所以,在保证试验器安全工作及快速性的前提下,如何提高伺服油缸位置控制精度为本论文研究重点。试验器采用伺服比例阀控制伺服油缸运动,由位移传感器实时监测伺服油缸位移并提供反馈信号,上述器件与液压轴控制器共同构成实时位置控制系统。根据试验器的技术指标及要求,确定了试验器的基本结构组成,设计了液压原理图并对液压系统主要元件进行参数计算,完成了主要元件的型号选型工作。对试验器的液压位置控制系统进行了数学建模,并推导出了各个环节的传递函数,根据推导的传递函数绘制开环传递函数Bode图,对该控制系统的稳定性进行了分析。根据伺服比例阀工作原理,利用AMESim软件搭建了更为真实的伺服比例阀模型,与目前可查阅到的伺服比例阀建模相比,模型在静态特性曲线与样本相近的基础上,其不同阀芯位移的阶跃响应曲线更加接近样本曲线。在此基础上建立了逼喘试验器液压位置控制系统动态仿真模型,对其进行分析。在未采用校正措施的前提下,对系统的动态特性及稳态误差进行分析,结果表明试验器性能无法满足技术指标要求。分别采用PID校正及PID加前馈校正两种方式对系统进行校正,并比较其控制效果。在确定上述控制策略的基础上,分析了常规PLC与液压轴控制器对系统控制性能的影响,结果表明该闭环系统应该使用控制器进行控制,在控制器中采用PID加前馈校正的控制策略可以满足飞机发动机逼喘试验器的性能要求。在上述研究的基础上进一步对系统能耗进行了分析,确定了最佳系统参数。根据研究、设计结果,设计并制造了逼喘试验器,将设计的伺服油缸跟踪目标曲线下载到液压轴控制器中进行试验研究,试验结果表明燃油注射精度与燃油注射时间满足技术要求并与仿真分析结果基本吻合。该试验器的成功研究、设计、制造为类似试验器的研制提供了宝贵的理论及实际经验。

关键词： 机匣冲洗机   压力闭环   温度闭环   AMESim仿真   PID控制  

摘要： 机匣翻转冲洗机是清洗航空发动机附件机匣的设备。冲洗机输出给机匣的冲洗液的压力与流量及温度决定了机匣冲洗后的洁净度。宏观上讲,每种机匣均可以被看做是一个具备固定阻尼状态的液压节流口,也就是说通过该机匣的流量与机匣前后通流口之间的压力差具备固定的函数关系,控制住了压力就相当于控制住了流量,所以保证高效冲洗效果的关键,就归结为如何实现机匣入口处压力及较高温度的精准控制。对冲洗机的液压系统进行全面、准确的设计,同时研究如何实现压力及温度的精确控制就具有了较大的实际应用价值。在介绍了技术指标要求的基础上,对冲洗机的液压系统进行了充分研究与设计,给出了完整的液压控制系统原理图,并对主要液压元器件进行了选型设计。针对所提出的机匣入口处液压闭环压力控制系统,利用古典控制理论对其进行了数学模型的建立,并利用Bode判据对该系统进行稳定性分析。为进一步保证对该闭环压力控制系统动态特性及控制精度研究的准确性,利用AMESim软件建立了系统的全面、精确的动态特性模型,初步采用PID校正对系统进行控制,对校正前、后系统的动态特性及误差进行了分析。为更加改善系统的控制性能,采用分段PID控制方法对系统实施控制,给出了相应的分析过程及结果。设备温度控制系统可分为两个系统,一个是油箱油液预加热、保温系统,另一个是机匣入口冲洗温度控制系统。运用AMESim软件对上述温度系统进行了建模,进而进行了多种温度控制方案的对比分析,并给出了温度传感器的安装位置对系统温度控制性能的影响结果。为进一步减少系统的能耗,在能耗分析的基础上,采用比例溢流阀替代常规溢流阀的办法对系统进行了能耗改进,效果良好。结果表明:在冲洗机压力控制系统中,采用PID校正后,其响应速度、动态误差和稳态误差均能满足要求。使用分段PID控制方法,能使系统的压力控制精度得到进一步提升,在控制压力点4bar、6bar和8bar的稳态误差值分别减少了4.1%、20%和58.7%。对于油箱油液预加热、保温系统,采用加热器单独控制温度即能满足精度要求;对于机匣入口冲洗温度控制系统,需要采用冷却器配合加热器控制温度的方案才能满足要求。采用比例溢流阀对闭环压力控制系统进行能耗改进,效果较为显著,当系统在1.5bar的控制压力下工作时,节能效果最佳,能耗可减少32.5%。

关键词： 抱压式锚杆静力压桩机   液压系统   加固纠偏  

摘要： 锚杆静力压桩机广泛应用于建筑物加固纠偏工程,传统的顶压式锚杆静力压桩机难以施工,效率低,机动性差,不易操作且压桩力小。通过液压压桩施工设备结构设计,液压系统开发及设备制造与试验,研制了一种小型大压桩力(1 500 kN)抱压式锚杆静力压桩机,该机具有整机体积小、重量轻、压桩平衡的优点,相关设计是对传统锚杆静力压桩机的技术创新和改进完善。

关键词： 薄壁板   有限元仿真   装夹变形优化   夹具设计   液压系统  

摘要： 壁板是火箭贮箱的重要组成部分,具有大尺寸、刚度低和易变形的特点。目前,在进行壁板侧边余料切削时,多采用与其尺寸相对应的专用模具进行壁板固定,易造成非加工表面损伤和加工效率降低等问题,而且随着贮箱尺寸的调整,这种问题愈加突出。为了减少专用模具的使用,提高火箭贮箱壁板加工过程的灵活性,其装夹方式的优化和夹具结构的设计具有重要实际意义和广泛应用前景。本文以火箭贮箱壁板的端面余料切削为分析对象,基于有限元技术模拟了铝合金切削过程,采用壁板变形仿真计算的方法,实现了定位方式的比较研究以及夹紧方案的优化,设计并分析了壁板夹具的装夹执行系统,认为其执行能力和变形控制效果满足要求。具体研究内容如下:首先,通过ABAQUS软件建立了刀具-工件三维动态切削的力-热耦合有限元模型,对贮箱壁板切削过程进行仿真。分析了工件的应力分布、切屑的形成和切削力的变化规律,对比与实际切屑的相似性验证了仿真模型的有效性。其次,基于对定位原理和夹紧原则的分析,采用有限元方法建立了壁板变形分析仿真模型,在切削力和夹紧力作用下,研究了定位方式和夹紧方案对壁板变形的影响,确定了变形控制有效的最优装夹方案。最后,结合最优装夹方案和给定装夹要求,设计了液压驱动的夹具夹紧系统,通过执行机构的力学计算和强度校核、夹具变形控制仿真以及液压系统的运动和力特性分析,认为夹具夹紧系统满足变形控制要求,为壁板夹具柔性化设计和实际生产提供了理论参考。

关键词： 丘陵山地   挖掘铲   振动筛   液压系统   仿真分析  

摘要： 太子参作为重要的中草药,在国内具有较大的需求量。然而太子参多生长山地丘陵地带,山区丘陵地区山路崎岖狭窄,种植面积小且地势多有坡度,导致太子参收获一直以人工收获为主。现有的根茎类中草药收获机多以拖拉机为动力输出源,适用于地势平坦的大块田地,整机长度较大,转弯困难,难以工作在山区丘陵地区。因此设计一种适用于山地丘陵地带的太子参联合收获机,能够集挖掘、破土清土、收获为一体,对降低劳动强度和成本具有重要意义。本文的主要研究内容如下:1)通过调研太子参种植模式和收获要求,对现有根茎类收获机结构进行分析,确定太子参联合收获机需要实现的功能和相关参数。设计出太子参联合收获机包括挖掘装置、振动筛、输送网带、圆筒筛、收集箱以及整个动力控制系统。能够实现一次性完成太子参挖掘、参土分离、收集功能。2)对挖掘铲、振动筛、输送网带、圆筒筛、机架进行理论分析,对主要参数进行确定。使用三维绘图软件NX对各零部件进行建模、并装配。采用EDEM对挖掘铲性能进行离散元仿真,并使用ANSYS Workbench对机架和挖掘铲进行静力学分析,得到了机架和挖掘铲在典型工况下的应力分布和位移分布,验证了结构设计的合理性。利用Adams对振动筛动力学仿真,分析各点的位移与速度曲线。结果表明,各部件参数设计符合工作要求,为以后的优化设计提供了理论基础。3)针对工作中需要实现的动作对液压动力传动系统进行设计,基于对液压系统的流量与压力进行计算,选合适择液压泵、液压马达、液压缸以及液压阀。并对液压系统的产热散热进行理论计算。4)按照设计要求对样机进行制造,将样机制造完成的样机进行田间试验。田间试验表明履带式行走装置具有良好的通过性,抓地能力强,转弯半径小。在在挖掘铲入土深度为200 mm,工作速度为0.8 m/s,振动筛频率在240 rad/min,太子参的采净率为96.56%,损伤率为6.12%,洁净率为78.03%,具有较好的工作效果。

关键词： 低压合模   高压合模   快速注射   慢速注射   防流涎   顶出缸动作   预塑   注射座  

摘要： 为了能够分析清楚复杂液压传动系统图的工作过程,并理解各液压元器件的作用及适用场合,本文通过对注塑机设备的液压系统原理图做详细剖析,将注塑机液压系统油路图拆解成:注射机的开、合模油路、注射座前移油路、注射油路、保压油路、预塑油路、防流涎油路、顶出缸动作油路等;对各分油路的工作流程做详细介绍并总结注塑机液压系统工作特点。结果表明:将复杂油路拆解后再分析不仅能够使问题变得简单明了,且能为后期对不同复杂油路系统图做进一步改进设计指明方向。

关键词： 智能完井   瞬变流   AMESim   特征线法   MATLAB   液压系统  

摘要： 近年来，我国的陆地油气开采已经进入中后期阶段，未来开采开发的重点区域将更趋向于深海、滩海等环境，提高采收率和产量、提高油气资源开发的最大效益成为当前所面临的最大问题，针对这个问题，智能完井技术应运而生。智能完井技术可以同时对多个产层进行开采，并根据各个产层的流量、压力、温度等数据对产层作业进行智能调控，实现油田生产的智能化管理。国外已经实现了智能完井的商业化应用，但国内对智能完井技术的研究目前处于起步阶段，随着我国能源战略的实施以及对海洋油气开发的步伐加快，智能完井技术的自主研发已迫在眉睫。本文研究内容来源于“十三五”国家科技重大专项课题子专题“深水智能完井井下流量控制关键技术研究”中井下液压控制系统部分，井下液压控制系统包括井下液压控制管线系统和井下解码器液压系统。　　液压管线处于温度连续变化的环境中，温度的变化对液压控制管线内的流体流动特征会造成不可忽略的影响，解码器是流量控制阀开度控制的“大脑”，解码器液压系统的可行性直接影响流量控制系统的动态特性。本文基于瞬变流理论与流体力学基础展开对液压控制管线的分析，并基于机械设计理论和液压系统设计理论展开对解码器液压系统的设计与分析，主要进行以下研究:　　（1）以瞬变流理论和计算流体力学为基础，从动量方程、连续性方程为着手点，结合拟稳态摩阻模型推导出液体管线瞬变流分析的波动方程组，并利用特征线法进行求解。　　（2）结合实际情况，确定了井下液压控制管线的计算模型，对管径、壁厚等参数进行了优选。计算了温度、压强对液压油特性的影响，分析了黏度、管径和重力等因素对水击波的影响。　　（3）基于计算流体力学理论，结合波动方程组推导出适用于智能完井液压控制管线的能量方程，并利用MATLAB软件结合特征线法对其进行求解，结合AMESim和COMSOL软件对理论计算结果进行仿真验证。　　（4）对液控单向阀的的结构参数进行计算，利用Solidworks软件绘制三维模型，利用AMESim软件对液控单向阀建立仿真模型，分析液控单向阀的启闭特性。　　（5）基于流体力学和液压系统设计理论，使用CAD设计绘制解码器液压系统的原理图，利用AMESim软件搭建系统的原理仿真模型，验证系统设计的合理性与可行性，结合HCD库搭建了系统动态仿真模型，对各个分支系统进行仿真分析，验证系统的可靠性。

关键词： 正铲液压挖掘机   工作装置   虚拟样机   动力学   液压系统  

摘要： 矿用特大型正铲液压挖掘机广泛应用于大型水利工程和露天矿山,由于其强大的物料搬运能力,实现了较高的工作效率和经济效益。一般矿用正铲液压挖掘机的作业对象为爆破后的矿山、岩石,在作业过程中负载变化复杂,对工作装置和液压系统具有较大冲击。而工作装置作为挖掘动作的直接执行机构,其动态特性的优劣将直接影响到整机能力的发挥。因此,本文以国际上主流矿用特大型正铲液压挖掘机中采用较多的普通挖掘装载装置作为研究对象,基于虚拟样机技术对其动力学特性进行研究。本文主要研究内容如下:首先,运用矩阵矢量法建立普通挖掘装载装置数学模型,得到各铰接点在任意时刻的位置坐标;推导动臂摆角、斗杆摆角和铲斗摆角与液压缸工作长度之间的数学表达式,通过MATLAB进行运动学仿真,初步证明了工作装置数学模型的正确性。利用Pro/E和ADAMS建立正铲液压挖掘机虚拟样机模型,并完成包络图的绘制,结果表明其工作尺寸参数与样本值误差较小,证明了虚拟样机模型的正确性。其次,建立力矩平衡方程,得到正铲液压挖掘机斗杆液压缸理论挖掘力和铲斗液压缸理论挖掘力的表达式。利用在铲斗切削刃处添加一个刚度较大的弹簧,测得不同位姿下斗杆液压缸理论挖掘力分布图。对工作装置做适当简化处理后,基于虚功原理和达朗贝尔原理对其建立动力学模型,得到三组液压缸驱动力表达式。并针对水平推压工况进行动力学仿真,研究挖掘过程中工作装置铰接点的载荷特性。最后,建立AMESim-ADAMS联合仿真模型,分析空载工况下工作装置在动臂液压缸或斗杆液压缸单动作过程中的动态特性。通过添加挖掘阻力模型,模拟正铲液压挖掘机一个完整的挖掘周期,研究复合挖掘过程中工作装置液压系统的动态特性,为大型正铲液压挖掘机工作装置液压系统的设计提供参考。