齿轮型多泵多马达传动系统设计与试验

为了使定量泵输出多级定流量以及定量马达输出多级定转速和定转矩,在比例型和并联型齿轮多泵/多马达的基础上提出了齿轮型多泵多马达传动理论。基于1-1比例型和3并联型齿轮多泵/多马达设计了2种齿轮型多泵多马达传动系统,并阐述了其工作原理和特点,且对2种齿轮型多泵多马达传动系统在不同工作方式下的输出特性进行了理论分析和拓展,并搭建了齿轮型多泵多马达传动系统试验平台。试验结果表明:齿轮型多泵多马达传动系统在不同工作方式下可输出多级定转速和定转矩,且各级转速和转矩存在一定的比例关系。试验结果与理论分析基本一致,验证了理论分析的正确性,为齿轮型多泵多马达传动系统的设计与研究奠定了基础。     

多泵单马达传动系统输出转矩特性分析

为了使定量泵输出多级定流量以及不用减压阀为多个不同压力系统提供能源,设计并试验了双定子泵,并在此基础上提出了多泵单马达传动理论。以双作用双定子泵和斜盘式轴向柱塞马达组成的多泵单马达传动系统为例,分析了多泵在不同的工作方式下输出波动性不同的油液对马达输出转矩的影响。结果表明,多泵在不同的工作方式下对系统输出特性的影响不同,且内、外泵联合工作时,马达输出转矩品质优于内、外泵单独工作;当泵和马达波动周期一致时,可以合理调整滞后角使马达输出转矩更平稳。为了验证理论分析的正确性,搭建了多泵单马达传动系统试验平台,采集相关数据并描绘出多泵在不同工作方式下马达输出转矩的不均匀系数变化曲线。试验结果和理论分析一致,证明了理论分析的正确性。     

双定子对称型多泵多速马达理论特性分析

在现有的对称型定量泵、定量马达原理基础上,设计出了双定子对称型结构的多泵/多速马达,在一个壳体内1个转子对应2个定子,使多速马达可以独立同步工作;以双定子对称型双作用多速马达为例,阐述了结构和工作原理,定义了符号表示方法,分析了多泵的输出流量特性、多速马达的输出转速和转矩特性,对多泵多速马达不同组合方式下的多速马达转速进行了分析,结果表明,双定子对称型多速马达能够输出多种不同的转速和转矩,这为双定子多泵/多速马达系统在机床设备、行走机械等领域的应用奠定了基础。     

双斜盘多排式轴向柱塞马达转矩特性分析

为了实现多级转速和转矩的输出,轴向柱塞马达必须使用节流阀、减压阀等耗能元件来改变输入压力和流量,但同时降低了效率。新型双斜盘多排式轴向柱塞马达可以利用其结构的特殊性,实现输出转矩的多样性。本文基于双斜盘多排式轴向柱塞马达的结构特点及工作原理,推导了该马达在不同工作方式下的理论瞬时转矩和转矩不均匀系数,并通过Matlab分析了内外马达转矩系数比对转矩不均匀系数的影响,设计了马达的实验液压系统并搭建了实验平台,对马达进行了原理性实验,并进行了数据分析。实验结果表明,在额定压力和额定排量下,该马达能实现多种不同的转速与转矩输出,随着内外马达转矩系数比的增大,低速大转矩的转矩不均匀系数越小,高速低转矩不稳定系数越大,通过合理设计可以实现马达在不同工作状态下的稳定运行,验证了新型马达在结构原理上的可行性,为新型轴向柱塞马达的改进设计提供了实验依据。     

双定子液压马达差动连接理论分析

通过双定子液压马达结构分析,提出了双定子液压马达差动连接的方法.在此基础上,分析了不同作用数的双定子液压马达差动连接方式,推导出不同差动连接下液压马达输出转速和转矩的表达式;针对双定子液压马达排量比例系数C对其差动连接方式的影响,分别找出了单作用、双作用以及多作用双定子液压马达中会使液压马达差动连接出现重复或死点现象的...     

力偶型径向柱塞马达转矩转速特性分析与实验

为解决现有液压马达径向力不平衡造成马达易损坏的问题,基于双定子思想,设计了一种力偶型径向柱塞马达,该马达通过力偶输出转矩,输出轴的径向力平衡,不受侧向力的作用。在马达的一个壳体内形成了内、外两个马达,通过不同的配流方式可以输出3种转矩和转速。本文阐述了马达的结构特点和工作原理,分析了导轨曲线与马达转矩转速脉动的关系,通过对马达瞬时转矩的分析,得出了马达转矩转速无脉动的条件,及转矩转速脉动为零时导轨曲线的幅角分配规律。对马达样机进行了加工、实验,测试了马达在3种工作方式下的输出特性。结果表明,转矩转速脉动与进油区段柱塞的速度之和有关,若速度之和为常数,理论上无转矩转速脉动。     

多泵多马达调压系统理论分析与实验

传统的压力控制回路中,动力元件都采用传统的单作用泵。当回路只用一个泵提供压力时,压力控制回路无法满足系统对多个流量的需求。而多泵和多速马达是基于双定子理论所设计的一种液压元件,可实现一个泵（马达）的多输出。当代替传统单作用泵和单作用马达用于传统液压回路中时,此时的液压回路就是一种新型的液压回路。由于元件的特殊性,使系统可满足多输出、多功率的需求。新型液压回路减少了很多控制元件,所以在实现与传统液压回路相同功能时,新型液压回路可节约很大的能量。多泵多马达调压系统的实验结果表明,由于泄漏原因,导致泵随压力增加,实测流量减少;双定子泵的容积效率随着压力的增大而减小,机械效率和总效率随之增大而增大。尽管由于一些不可控因素导致的误差,但也证明了回路的可行性和元件的原理正确性。     

双定子单作用液压马达转矩脉动研究

为了解双定子单作用液压马达的性能,在探讨双定子单作用液压马达理论排量和理论转矩的基础上,分析了不同滑块数对液压马达转矩脉动的影响,得出液压马达滑块数与转矩脉动的数学关系式.结果表明,滑块个数为奇数的液压马达的转矩脉动小,进一步推导出滞后角对液压马达差动连接和内、外马达同时工作时的转矩脉动影响.     

多段金属带复合无级传动效率特性分析

建立了等比式多段金属带复合无级传动正反相位工作时的效率模型,通过仿真,得到了系统效率与金属带CVT传动比、传递转矩及输入转速的关系曲线.结果表明:等比式多段金属带复合无级传动无论处于正相位还是反相位工况,系统传递的效率随金属带传动比、传递转矩以及输入转速的增加而增加,且都要明显高于金属带CVT传动的效率;系统扩大了金属带无级传动的速比范围,提高了传递的功率,因此该传动系统能够应用于大功率车辆传动中.     

基于Simscape的液压机械无级传动的建模与仿真

针对利用传统动态建模方法对液压机械无级传动系统进行建模和仿真时存在计算过程烦琐、模块搭建复杂的问题,基于Simscape建立了发动机、液压调速机构、机械调速机构和加载模块的仿真模型,分析了各部件的动力学特性。仿真结果表明,随着变量泵排量比的变化,液压机械无级变速系统输出速度连续无级地增大,系统输出转矩在负载转矩为定值情况下,液压机械无级传动系统为恒转矩输出,验证了仿真模型的可行性,为后续制定和改进换挡策略奠定了理论基础,提供了验证平台。     

基于动网格技术的双定子马达配流结构优化

为消除双定子叶片马达的配流冲击所产生的不利影响,对双定子马达的配流结构进行改进,即开设闭死压缩角与闭死膨胀角,有效实现预升压和预卸压。推导了双定子马达的闭死角数学模型,并对预升压与预卸压过程中闭死容腔内的压力变化特性进行了分析,基于动网格及其UDF（用户自定义函数）编程技术对双定子马达进行三维数值模拟计算。结果表明,与现有双定子马达相比,开设闭死角可以有效地减轻双定子马达的高压回流冲击以及压力突变的现象,使过渡区中油液压力的变化趋于平缓。     

液电混动履带底盘电液系统联合仿真与试验

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,可实现整机大扭矩输出,利于整机轻量化设计;通过伺服电机速度及力闭环控制,适应匹配底盘外负载的变化,可显著改善闭式液压驱动系统的动态输出特性,提高整机动态控制性能并降低工作能耗。基于AMESim与Matlab建立了电液混动系统的联合仿真模型,对比分析整机在平地直线行驶、山地爬坡、原地转向等不同工况的行驶动态性能,试验结果表明所设计的液电混合驱动履带底盘最大行驶速度可达1.1m/s,原地转弯时间最快为2.4s,最小转弯直径为150cm,可实现丘陵山地复杂地形转弯及调头;履带底盘直线行驶偏移率不大于3.3%;在相同工况下与液压驱动相比,液电混合动模式下整机能耗可减少9.3%,提高了整机工作效率。     

花生联合收获机秧蔓夹持输送系统载荷谱编制

花生联合收获机夹持输送系统存在经常堵塞问题，对其液压系统的工作载荷进行研究极为关键。为得到反映花生秧蔓夹持输送系统的典型作业载荷谱，根据多次田间试验结果，选取花生秧蔓夹持输送系统液压马达输出轴转速为310、360、410r/min时的工况，进行系统液压马达田间作业载荷测试试验。针对大量的测试数据，采用转折点提取方式将载荷数据压缩至原来的1/50左右；随后利用雨流计数将时域内的载荷转换为雨流域内的均值、幅值载荷；再根据极大似然参数估计法分别对均值、幅值载荷数据进行统计分析。基于拟合检验结果分析得到，当花生秧蔓夹持输送系统液压马达输出轴转速为410r/min时，系统压力载荷均值和幅值分别满足分布均值为7.28、标准差为0.81的正态分布以及阈值为0.32、尺度参数为0.30、形状参数为0.90的三参数威布尔分布要求，可作为系统载荷谱编制的典型田间作业工况。由于室内台架试验以及花生秧蔓夹持输送系统机械零部件测试及产品结构优化设计的需要，将系统液压马达的压力信号转换为扭矩信号。根据均值、幅值的独立性，建立典型作业工况载荷的联合概率密度函数，采用载荷外推法得到液压马达输出轴扭矩的二维载荷谱，同时，结合实际试验加载的需求，进行二维载荷谱的降维操作，根据变均值法得到一维扭矩程序谱。     

小型液压挖掘机电驱动动力源特性研究

传统液压挖掘机多采用定转速柴油发动机驱动液压泵作为动力源,针对发动机经常工作在低效区,油耗大、能效低、排放严重等问题,提出一种变转速感应电动机驱动变量泵动力源,以变量泵快速响应特性弥补变转速电动机动态响应慢的不足。为了充分了解所设计的电液动力源特性,从理论和试验两个方面研究了电液动力源动静态特性。与传统发动机驱动液压泵动力源系统进行了测试对比,结果表明,设计的变转速-变排量动力源在负载扰动测试中转速波动降低了23.5%,在动臂举升过程中,泵输出压力和流量的上升时间分别缩短了14.9%和26.3%,均优于传统发动机驱动液压泵动力源。     

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60r/min、压力0~21MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。     

秧蔓夹持输送液压系统性能分析

为实现花生联合收获机的轻简化，设计了花生秧蔓夹持输送液压系统。基于花生联合收获机秧蔓夹持输送系统工作特点，分析了不同夹持输送速度工况下液压系统的工作性能。当秧蔓夹持输送系统驱动马达输入流量17 L/min时，随着秧蔓喂入，系统压力急剧升高，夹持链条出现严重的堵塞现象；当驱动马达输入流量20 L/min时，秧蔓喂入量较大时，系统偶尔出现压力升高点，压力升高点容易出现夹持链条堵塞的现象；当驱动马达输入流量23 L/min时，链条夹持秧蔓比较流畅，无堵塞现象。花生联合收获机秧蔓夹持输送液压系统工作特性分析，可为秧蔓夹持速度控制方法的研究提供理论依据。      

低速大扭矩Ⅰ型复合齿轮转子马达的机理研究

介绍了齿轮转子马达的结构原理和工作原理 ,对复合齿轮转子马达进行了分类 ,阐明了 型低速大扭矩型复合齿轮转子马达的工作原理 ,对该种马达的排量公式及瞬时扭矩公式进行了数学推导 ,分析了该马达的输出扭矩脉动率 ,并对马达的径向力进行定性分析。结果表明该马达具有输出扭矩大、低速启动性能好、力学性能好、运行平稳、噪声低等特点 ,其性能明显优于其他种类的低速大扭矩马达 ,除用于普通液压系统外 ,在一定条件下还可用于纯水液压系统 ,本文为 型复合齿轮转子马达的进一步开发设计提供了理论依据。