基于虚拟样机技术的数字式柱塞泵控制特性研究

为了开发新式的数字液压泵并研究其控制特性,开发了高速开关阀控制的数字式柱塞泵,通过可编制控制器程序来实现不同的控制功能.分析该数字泵的控制原理,建立数字泵的动力学模型和液压系统模型,并以接口模型实时连接2个模型构成数字泵的虚拟样机.通过虚拟样机仿真和试验测试,研究数字泵的流量控制、压力控制和功率控制等功能.结果表明,数字式柱塞泵压力、流量控制的调节时间可以控制在2s以内,能够达到精确的控制结果,同时实现准确的恒功率控制方式.采用高速开关阀控制的数字式柱塞泵满足控制性能需要,可以实现良好的柱塞泵变量控制功能.数字泵虚拟样机能够实现对数字泵控制性能的准确预测,仿真结果和试验结果吻合较好,虚拟样机技术将成为数字泵设计和优化的重要手段.     

恒功率轴向柱塞变量泵柱塞的运动学分析

在分析了柴油发动机和恒功率变量泵联合工作性能以及恒功率变量泵的几种典型工况的基础上，得到了恒功率变量泵柱塞的两种运动学分析工况，并以这两种工况为基础，对轴向柱塞泵的斜盘和缸体的运动作了相应的假定，从而推导出了恒功率变量泵的运动学公式。在随后柱塞进行的动力学分析和有限元分析中发现，外负载的变化引起的柱塞泵运动关系的变化对柱塞的应力分析是不能忽略的。由此为所推地的恒功率变量泵的运动学公式为轴向柱塞泵的设计以及动力学分析奠定了一定的理论基础，本文所推导的柱塞的运动公式可作为一般的公式供参考。     

轮毂液驱车辆泵控系统建模

针对轮毂液驱混动系统当中关键部件:斜盘式轴向柱塞变量泵的动态特性进行建模仿真与试验对比分析.通过对斜盘式轴向柱塞变量泵进行力学分析,建立柱塞泵关键部件的运动方程.在AMESim中搭建模型,对斜盘式柱塞变量泵在不同脉冲宽度调制(PWM)占空比下的排量响应特性进行仿真,将仿真结果与试验结果进行对比分析.结果表明:搭建的AMEsim模型与实际斜盘式轴向柱塞泵的响应特性高度吻合,通过参数调节可以快速得到具有不同响应特征的泵控系统模型.建模过程中对非线性动力学问题的简化,避免了在实际系统中进行测试的困难,节省实际测试的费用和周期.     

油液特性对轴向柱塞泵流量脉动的影响

含气量、温度和压力作为反应油液特性的3个重要参数,在轴向柱塞泵仿真分析时易忽略其对流量脉动特性的影响。为了探究油液特性对轴向柱塞泵出口处流量脉动的影响规律,基于AMESim建立轴向柱塞泵的仿真模型,对不同的含气量、温度以及压力下轴向柱塞泵的流量脉动进行仿真,对其结果进行分析。结果表明:油液特性对轴向柱塞泵的流量脉动影响较大,轴向柱塞泵流量脉动特性随着油液含气量的增大而减小,随着油液温度的升高而减小,随着系统压力的减小而增大。     

基于虚拟样机的活塞式压缩机动态特性研究

以W-0.8/12.5型活塞式压缩机为研究对象,采用虚拟样机软件ADAMS对其运动机构进行三维建模和虚拟装配,实现了压缩机的运动学仿真,并得出准确的运动学和动力学参数曲线,为研究压缩机动态特性提供了一种新的方法。     

基于多体系统动力学的悬架虚拟样机库

从悬架的运动学和柔顺性(K&C)关系入手,以多体系统动力学为理论依据,建立了包含多种悬架的虚拟样机库。该虚拟样机库具有:①开放性。通过修改参数可以方便地构建用户自己的悬架虚拟样机;②实用性。虚拟样机库中的悬架都是企业实车悬架,对其仿真得出的悬架K&C特性具有重要的工程参考价值;③基础性。可快速构建多种前后悬架布置形式的整车虚拟样机。该虚拟样机为悬架产品乃至底盘产品的综合化、集成化、并行化设计打下了基础。     

挖掘装载机的整机参数化建模及仿真研究

将虚拟样机技术与ADAMS软件相结合,建立了挖掘装载机WZ30-25的整机参数化模型;介绍了ADAMS中的驱动约束函数,仿真测量了液压挖掘装载机WZ30-25仿真模型的各种技术参数;最后,通过模型预测了挖掘装载机的工作性能。虚拟样机技术的研究范围主要是机械系统运动学和动力学分析,其核心是利用计算机辅助分析技术进行机械系统的运动学和动力学分析。与传统CAD方法相比,它提高了设计速度和设计质量并降低成本。这种基于虚拟样机模型的参数化建模,对于装载机工作装置的设计研究具有普遍的适用性。     

压力数字控制轴向柱塞泵的研究

本文介绍了压力数字控制轴向柱塞泵及其控制原理,建立了数学模型,进行了理论分析和试验研究。试验研究结果表明,该泵具有较好的稳态和动态控制特性、抗干扰能力强和计算机控制方便等特点,所以它有着广泛的工业实用性。     

机电产品虚拟样机技术研究与展望

虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法,涉及多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现,通过对虚拟样机系统总体技术、系统建模／仿真等关键技术的研究,提出了产品虚拟样机技术的发展趋势．     

基于串联式轴向柱塞泵转位角降噪方法仿真

提出基于串联式轴向柱塞泵转位角的降噪方案.建立轴向柱塞泵理论模型以分析轴向柱塞泵噪声的产生机理,对比仿真结果和从流量脉动测试试验台测试得到的实验结果,表明理论模型具有高精度.分析转位角对轴向柱塞泵出口流量脉动率、出口流量及斜盘转矩脉动幅值的影响.通过优化转位角,使其降低轴向柱塞泵噪声激振源强度达到效果最佳.分析轴向柱塞泵负载压力和工作转速对基于串联式轴向柱塞泵转位角的降噪效果的影响.研究结果表明,由于2个转子结构的激振源波形具有固定相位差,在波形叠加时产生平均效应,与同排量传统单轴向柱塞泵相比,具有转位角的串联式轴向柱塞泵的出口流量脉动降低55%以上、斜盘转矩脉动降低65%以上,且降噪效果受工作参数的影响相对较小.在激振源强度大幅度降低的同时,轴向柱塞泵的功率密度基本上不受影响.     

轴向柱塞液压电机泵内部流场的分析

提出了一种新型的轴向柱塞液压电机泵,简要介绍了其结构和特点。运用计算流体动力学的方法对轴向柱塞液压电机泵内部流场进行数值计算与分析。主要分析了在转子转速不同情况以及转子转过不同角度时流道内的压力、速度等分布情况;研究结果表明,随着转子转速的增大,柱塞腔内的压力明显减小,但压力损失有所增加,因此在设计时该泵的转速不宜选取过高。通过对流场的对比分析能够判断流道设计的是否合理从而为流道结构的优化设计提供有效参考。     

水压轴向柱塞泵配流盘预升压角

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明:水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.     

全水润滑的斜盘式水液压柱塞马达的试验研究

研制了一种全水润滑的浮动配流结构的斜盘式水液压柱塞马达,该马达工作压力为10 MPa,输出转矩为12.5 N.m,额定转速为1 500 r/min;介绍了该马达的结构特点,并在自行研制的水液压元件综合试验台上进行了马达的性能试验,对马达的空载排量、容积效率和机械效率等进行了测试,验证了设计的正确性.     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

Adaptive decision-level fusion strategy for the fault diagnosis of axial piston pumps using multiple channels of vibration signals

An axial piston pump is a key component that plays the role of the “heart” in hydraulic systems. The pump failure will lead to an unexpected breakdown of the entire hydraulic system or even economic loss and catastrophic safety consequences. Several vibration-based machine learning methods have been developed to detect and diagnose faults of axial piston pumps. However, most of these intelligent diagnosis methods use single-sensor vibration data to monitor the pump health states. Additionally, the diagnostic accuracy is unacceptable in most situations due to the complex pump structure and limited sensor information. Therefore, this study proposes a multi-sensor fusion method to improve the fault diagnosis performance of axial piston pumps. The convolutional neural network receives three channels of vibration data and makes the final diagnosis through information fusion at the decision level. The proposed decision fusion method is evaluated on the classification task of leakage levels of an actual axial piston pump. The experimental results show that the proposed method improves the classification accuracy by adjusting the probability distribution of classification according to the learned weight matrix.

     

YB-20AH恒压变量泵特性分析及其仿真研究

本文根据YB-20AH型恒压柱塞泵的工作原理,给出了相应的静态特性方程,得到Ps的表达式,从表达式中可以定性地分析出影响静态特征的因素.对变量机构的动态特性进行了研究,建立了数学模型.并应用Matlab/Simulink对恒压泵的动态进行了计算机仿真,对仿真结果进行了分析.     

水液压轴向柱塞马达

针对水下作业对水液压执行元件的迫切需求,提出为水下旋转作业工具研发高性能的水液压轴向柱塞马达.根据水的理化特性及液压马达的工作原理,建立水液压轴向柱塞马达的物理模型,对其输出特性包括转矩、转速、脉动等进行仿真分析和试验验证.试验结果验证了模型准确性,得到进出口压差和输入流量对马达输出特性的影响,为水液压马达的研发与改进提供了依据.