关键词： 叉车   液压系统   异响   解决措施  

摘要： 着重探讨液压系统在运行过程中溢流状态下存在的异响问题，该异响不仅影响了叉车的正常工作，还可能对液压系统的稳定性及安全性造成威胁。针对溢流异响问题进行原因分析和解决措施推荐。结合某4.5 t叉车的溢流异响故障问题，从故障原因梳理、排查过程及具体原因分析等方面进行深入剖析。

关键词： 电动装载机   工作装置   节能液压系统   双变量动力单元   功率匹配控制  

摘要： 随着国家“双碳”战略的持续推进,环保排放政策愈发严格,装载机电动化、节能化已经成为一个新的发展趋势。工作装置液压系统是装载机的核心组成部分,但其发动机-液压泵和液压泵-负载间的功率难以匹配,整体的能量利用率较低。本文在装载机电动化改造的基础上,对工作装置液压系统进行功率匹配优化设计,探索实现伺服电机-液压泵和液压泵-负载两个环节的功率匹配方法,以提高电动装载机的能效,增强整机的续航能力。具体的研究内容如下: 首先,根据装载机工作装置实际的机械结构和液压工作原理,利用动力学仿真软件LMS *** Motion和液压仿真软件AMESim构建了装载机工作装置的机液联合仿真模型,仿真分析了传统定量系统在能效和操控性上的不足。 其次,提出一种多模式泵阀复合控制系统并设计一种双层架构控制器,顶层控制器根据电控手柄信号自主识别工况模式,底层控制器在阻抗工况采用伺服直驱泵控策略,在超越工况采用间接流量反馈的速度控制策略,在复合阻抗工况采用基于转矩开环的变压力裕度负载敏感和转矩补偿策略,实现系统功率匹配负载输出和操控性能优化,并通过联合仿真验证了该系统功能的有效性。 然后,分别建立了伺服电机、变量泵动态响应和效率的数学及仿真模型,揭示了转速、排量和压力等特征参数对双变量动力单元整体效率和动态响应的耦合作用机理,给出了动力单元动态响应和能效的寻优目标函数,采用多目标粒子群算法,兼顾动力单元流量输出的动态响应,实现伺服电机和变量泵的高效匹配。 最后,分别搭建了泵阀复合控制系统和双变量动力单元试验台,试验验证了多模式泵阀复合控制系统的运动控制性能和功率匹配负载输出效果以及电机泵高效且高动态匹配控制方法的可行性。

关键词： 减摇鳍液压系统   故障诊断   EMD-KPCA数据预处理   极限学习机   蝗虫优化算法  

摘要： 船舶减摇鳍是一种安装在船舶两侧的翼状装置,其主要功能是在海浪中减小船舶的横摇,从而保障船舶的安全航行。减摇鳍系统的任何故障都可能导致严重的海上事故。因此,开发有效的减摇鳍系统故障诊断方法对于提升船舶航行的安全性和可靠性极为关键。减摇鳍系统是一个复杂的耦合系统,它结合了机械、电气和流体动力学的特性。系统的故障可能由多种因素引起,而且故障往往具有隐蔽性,这使得快速而准确地诊断系统故障成为了一个迫切需要解决的科学研究问题。本文研究船舶减摇鳍的液压系统,探索基于数据的智能故障诊断技术。本文的研究工作主要分为以下几个方面: (1)使用AMEsim软件中的HCD库与MATLAB联合仿真,搭建了减摇鳍液压系统模型,以鳍角信号作为输出调节。结果表明:无论是正弦输入信号还是阶跃输入信号,模型都能够准确的跟踪输入信号,误差在允许范围内。 (2)使用已建立的减摇鳍模型,通过改变模型的参数,模拟减摇鳍液压系统的常见故障。分析故障工况下的鳍角、压力、流量等参数的变化情况。研究表明:大部分的故障工况与减摇鳍正常运行时的各种运行参数变化不明显,这为后续的故障诊断带来了难点。 (3)针对减摇鳍系统故障工况与正常运行时的参数变化不明显的问题,提出了基于核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)的数据预处理方法。通过采集故障仿真模型的24个通道的数据作为原始信号,然后对原始数据使用KPCA算法进行降维。将降维后的数据作为经过蝗虫算法(Grasshopper Optimization Algorithm,GOA)优化后的极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)的输入,进行故障种类的辨识。结果表明,除去故障标签为1、4、7的工况,其余诊断精度都在90%以上,具有较高的可行性和实用性。 (4)针对故障标签为1、4、7的工况难以区分的问题,提出了基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和KPCA相结合的数据预处理方法。通过EMD算法先提取出液压缸左腔流量的时频域特征,将经过EMD分解后的信号代替原先的液压缸左腔流量。结果表明,加入EMD分解后,对于故障标签为1、4、7的工况区分度有很大提升,除了工况1外,其余精度都高达90%以上,且总体故障诊断精度有较大提升。

关键词： 液压系统   水泥净浆搅拌装置   洒布系统   试验验证  

摘要： 水泥净浆洒布车作为一款路面施工机械,它的工作原理是将水泥和水按比例加入到搅拌罐内进行搅拌,并通过洒布设备均匀地洒布到施工路面,但是罐式搅拌普遍存在搅拌效果不好、搅拌量过大和物料浪费等问题。为此本文设计一款可实现水泥和水按需混合的搅拌装置,有效解决水泥净浆搅拌不均匀和物料浪费的问题。在洒布方面:采用开式液压回路控制系统的设计,能够根据洒布车的车速变化实时调节增压泵的转速,从而提高纵向洒布均匀性,并且对水泥净浆喷嘴的结构进行优化,从而改善横向洒布的均匀性。主要研究如下: (1)洒布车的液压系统设计成开式液压回路控制系统,对相关液压泵、驱动马达和各类液压阀的参数进行计算和选型。 (2)设计一款水泥净浆搅拌装置,并明确搅拌叶片级数、搅拌转速和阻料隔板是影响水泥净浆搅拌均匀性的主要因素。应用Fluent软件对影响水泥净浆均匀性的三种因素分别进行数值模拟,通过后处理软件CFD-Post对固相颗粒速度云图、体积分数云图进行分析,得到叶片级数为7级,搅拌转速为400r/min,安装阻料隔板时搅拌效果最优。 (3)分析了水泥净浆洒布均匀性的影响因素,给出洒布车行车速度与洒布量的对应关系,并绘制喷洒角度与喷嘴间距、喷洒角度与开槽角度、单喷嘴流量与喷洒压力的关系曲线图。通过Fluent软件对四种类型的喷嘴在不同喷洒压力下进行模拟仿真,结果表明:选用直线型单槽平头喷嘴,并且喷洒压力在0.4MPa时喷洒均匀性最好。 (4)对搅拌装置与洒布性能的仿真结果进行试验验证,结果表明:搅拌装置的叶片级数为7级、转速为400r/min、安装阻料隔板时,采样盒中水泥净含量偏差为5%左右,搅拌均匀性较好;洒布车的行车速度为40m/min～70m/min时,洒布效果较好,水泥净浆的洒布均匀度总体保持在93%以上水平,并且纵向洒布均匀度达到98%,相比横向洒布均匀度高5%左右。

关键词： 工程机械   液压系统   驱动电机调速  

摘要： 由于液压驱动系统能够提供高功率和高转矩而被广泛应用于工程机械车辆驱动，但传统的液压系统驱动方法，具有效率低、成本高的缺点，伴随着近些年国内新能源电机配套技术的蓬勃发展，使得电机调速控制的成本和质量成熟度得到了不断提升，这也使电机驱动液压泵的运行方式得到了一定延伸，在此背景下，为解决以上问题，在广泛研究现有工程机械液压系统的基础上，对典型工程机械车辆的液压系统的运行原理进行分析，提出一种利用电机调速的控制方式来满足对液压系统压力、流量需求的工程机械液压系统驱动调试控制方法，所研究的控制方法能够起到降低整车成本、提高工作效率、节约系统能耗的实际作用。

关键词： 综采工作面   液压系统   快速移架   分布供液   蓄能器  

摘要： 为解决综采工作面跟机移架速度慢的问题，提出了基于蓄能器的分布式供液系统，并在柠条塔S1204工作面开展了试验应用。根据工作面的采煤工艺和产能要求确定了跟机移架速度，建立了全工作面供液系统仿真模型，对液压支架单架、双架和三架同时移架的动作过程进行模拟并分析影响移架时间的因素，结果表明：为使工作面生产能力提升到1 000万t/a，中部液压支架跟机速度要达到12 m/min以上，需采用双架或三架成组移架来满足其移架时间的要求。为解决该工况压力波动大且易产生丢架的现象，提出在液压支架上设置“蓄能器+单向阀”的分布式蓄能稳压方案，以平衡工作面液压系统瞬时大流量供给不足与平均供液能力过剩的矛盾，并给出了基于流量补偿的蓄能器选型方法。仿真分析表明在安装分布式稳压供液系统后，双架和三架成组移架时间分别减少6.2%和11.5%，尤其在受到其他系统用液扰动条件下，双架成组移架时间可缩短15%以上。井下应用结果表明，安装的分布式蓄能供液系统显著降低了成组拉架中的丢架现象，保证了采煤机运行速度达12 m/min以上；对工作面平均日进尺由16.7刀提高到19.8刀起到重要支撑作用，实现了常态化日进尺22刀，达到了年产1 000万t的生产能力，研究工作为综采工作面快速成组跟机移架提供了有效解决方案。

关键词： 无线遥控   重载搬运车   液压系统   行走系统   制动系统   智能控制系统  

摘要： 依据无线遥控的安全生产背景及国内外相关技术现状提出对煤矿井下工程机械应用遥控技术的必要性；以矿用重载搬运车为研究对象，首先对其运行工况进行分析，对目前运行现存问题进行说明，阐述其设计技术条件及设计要求，为后文系统方案、原理设计做铺垫；而后对无线遥控系统原理进行总体概括；依据系统原理图对液压系统包括行走系统、制动系统、工作系统、无线遥控系统及智能控制系统进行详细分析，与前文设备现存问题进行方案解决呼应；无线遥控方案目前已在某型重载搬运车上实施并完成，整机的控制最终达到了预期的效果，在保证操纵者安全性的同时改善了操纵舒适性，对井下重载搬运车等设备有机械化发展至智能化具有一定指导意义。

关键词： 卧式多层压机   液压系统   二级油缸   斜盘式轴向变量柱塞泵   性能优化  

摘要： 在胶合板生产的过程中,热压机的整机性能直接影响胶合板的产量和质量。卧式多层压机是用于胶合板生产的新型热压机,较立式多层压机具有热压均匀、闭合\开启能耗低、热压板层数范围宽、产能高等优势。本文通过对胶合板热压工作过程分析,以150层4'×8'卧式多层压机为研究对象,对其双变量泵液压系统进行设计,旨在降低开闭油缸、加压油缸轴向尺寸和提高液压系统控制性能,以此满足胶合板热压工艺和卧式压机功能要求,这一研究具有重要的理论意义及实际应用价值。 基于胶合板热压法生产工艺流程和卧式多层压机结构、功能原理,对胶合板热压工艺和卧式多层压机热压负载进行分析;基于整机设计要求,开闭油缸与加压油缸采用伸缩式二级油缸(简称“二级油缸”)作为执行元件,液压泵采用VPCLRDU2(VPC-工程机械开式回路斜盘式轴向变量柱塞泵、LR-恒功率控制、D-恒压控制、U2-电液比例控制,简称“VPC”)作为动力和控制元件,对液压阀进行选型,完成对卧式多层压机双变量泵液压系统的设计。 根据卧式多层压机热压工作过程分析,基于结构力学、材料力学理论,对开闭油缸、加压油缸提出结构设计要求,确定其结构和参数;建立开闭油缸、加压油缸强度、刚度和结构稳定性分析模型,对其进行校核分析,结果表明:开闭油缸、加压油缸应力和变形满足其强度和刚度要求;在考虑几何结构初始缺陷的基础上,开闭油缸、加压油缸非线性屈曲分析的临界载荷大于工作载荷,满足其结构稳定性要求。 基于VPC结构、工作原理及其柱塞的运动轨迹分析,完成VPC仿真模型的建立;基于VPC电液比例控制、恒功率控制、恒压控制功能特性分析,揭示其控制电流、流量、压力以及功率之间的关系;设计VPC台架实验方案对比分析其控制功能特性,结果表明:VPC具有容积效率、总效率和功能集成化程度高的特性,其台架实验与仿真模型结果趋于一致,验证其所建仿真模型的准确性。 基于双变量泵液压系统工作原理,建立其速度、压力控制系统开环传递函数,进行稳定性、响应性和准确性分析,针对系统存在响应时间较长的问题,采用基于改进麻雀搜索算法整定的PID控制器对其性能进行优化;建立双变量泵液压系统仿真模型,对其液压系统性能进行分析,结果表明:速度、压力控制系统响应性、稳定性和准确性较高,验证其液压系统仿真模型满足胶合板热压工艺和卧式多层压机功能要求。

关键词： 综合试验系统   液压系统   电气控制系统   电液控制   能耗  

摘要： 当前我国工程机械设备保有量超过10000万台,工程机械污染物排放日益严重。在国家“碳达峰”“碳中和”政策和工程机械“国四”排放新规的背景下,亟需解决工程机械污染排放和能耗问题。为此本文以1t挖掘机为研究对象,设计了挖掘机独立式电液控制综合试验系统,旨在研究不同电液控制方式对挖掘机能耗的影响。研究包括以下几个方面: (1)根据液压系统设计要求,首先设计了传统集中式系统液压油路、分布式泵控系统液压油路及补油油路,然后根据液压油路原理图对液压泵站整体框架,以及阀台、阀块孔道及和壁厚进行设计,完成了液压系统整体的三维设计。同时根据系统的性能要求对所需的电气及液压元件进行选型。 (2)根据电气控制系统设计要求,首先完成了主电路的设计,然后对电机及控制器的供电电路和控制信号电路,以及泵、阀、传感器的通讯线路进行设计。控制系统方面,搭建了基于Simulink Real-time的实时数据采集与控制平台,采样间隔能够达到10us。最后完成了整个试验系统的安装。 (3)试验台搭建完成后,首先对电比例变量泵及闭式泵进行标定,然后对电液负载敏感系统、负载口独立控制系统及泵控系统的控制策略进行设计。电液负载敏感系统采用流量前馈与压力反馈的控制方式,对泵输出流量和压力进行复合控制;负载口独立控制系统,分为负载口独立控制-泵流量控制和负载口独立-泵压力控制两种方式,将液压缸进出口流量和压力解耦,控制自由度更高;分布式泵控系统控制采用开环的控制方式,根据执行器期望速度直接控制电机转速。 (4)最后对比三种电液控制方式在不同负载试验下的能耗。动臂单动作试验中,负载口独立控制系统控制较电液负载敏感系统控制节能率提升了29.7%至40.0%。分布式泵控系统控制较电液负载敏感系统控制节能率提升了40.2%至44.7%。动臂斗杆复合控制试验中,负载口独立控制系统控制较电液负载敏感系统控制节能率提升了30.7%至45.4%。分布式泵控系统控制较电液负载敏感系统控制节能率提升了46.7%至48.6%。研究结果将为挖掘机液压系统设计和优化提供重要的试验数据和理论依据。