基于负载口独立控制的挖掘机动臂系统节能研究

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明：2种动臂液压系统都能获得较为线性的活塞杆运动速度,而且与传统动臂液压系统相比,基于负载口独立控制的动臂液压系统的势能利用率明显提高,提高了约44.3%。     

可变刚度液压机械臂的设计与仿真

为提高机械臂的负载能力和安全性,设计了一种承载能力大、刚度可变的液压机械臂。首先介绍了液压关节的转角自伺服原理及变刚度自适应机制,结合液压转角自伺服关节和变刚度液压被动随动关节完成了机械臂的结构设计。然后运用蒙特卡洛方法求解了该机械臂工作空间,证明其符合正常使用要求。最后基于ADAMS对可变刚度液压机械臂进行了动力学仿真,仿真结果表明该机械臂在低刚度状态下的碰撞力相较于刚性机械臂降低了约60%,为后续的结构优化与精度控制提供了重要理论基础。     

基于多仿真模型的动臂势能再生控制策略研究

液压挖掘机工作时,动臂频繁下降会造成大量重力势能浪费,因此动臂势能再生能够有效提高挖掘机能耗效率。基于1.7×104 N液压挖掘机实验平台,设计一种组合式节能型动臂结构及其液压再生回路,建立动臂动力学模型、液压模型与控制器模型,进行多仿真模型联合仿真,提出基于模糊PID控制策略进行动臂势能再生控制。结果表明：与传统PID控制的无蓄能器模型相比,模糊PID控制的动臂势能再生系统节能效率达到25.57%,高于传统PID控制策略的18.04%。     

基于液压马达驱动的6R排爆机械臂结构设计与运动学分析

针对液压马达驱动的排爆机械臂在特种环境下工作,根据其工作过程中存在灵活性差、精确度低的问题,提出基于液压马达驱动的六自由度旋转机械臂,满足在复杂工况下的工作要求。通过建立机械臂的D-H坐标系和三维模型,根据D-H坐标系建立原则,理论推导出运动学方程,得出机械臂连杆末端位姿与各关节角度的关系,同时联合MATLAB和Adams进行正运动学和逆运动学仿真,得出各关节角度变化曲线和末端位移变化曲线。结果表明:6R机械臂机械结构设计可靠、运动学理论方程正确,满足机械臂末端的空间坐标(单位为mm)从(-160,410, 740)移动到(-502,-160,362)的位置要求。     

液压起重机柔性平动连杆建模新方法及误差仿真研究

针对液压起重机运动过程中,压力和选择角度变化难以预测问题,对液压起重机进行建模,提出了基于假设模态液压起重机运动控制模型。介绍了液压起重机结构,采用拉格朗日定理对液压起重机运动臂进行建模,推导出起重机动力学方程式。同时,假设平动连杆近似为单梁,对液压起重机伸缩臂的变形进行研究,采用MATLAB软件对液压起重机执行机构的压力和吊杆的旋转角度进行仿真,并且与实际测量值进行比较。结果表明:液压起重机执行机构的仿真压力变化值、吊杆的旋转角度变化值与实际测量值接近,能够对实际工作中压力变化及吊杆的旋转角度变化值进行很好的预测。采用假设模态建立的液压起重机运动模型,能够有效的模拟起重机臂运动产生的压力变化和角位移变化。     

混凝土液压拆除机械臂运动学分析与研究

混凝土液压拆除机械臂运动学分析是混凝土液压拆除机器人运动及控制器设计的重要组成部分。将混凝土液压拆除机械臂作为研究对象,通过D-H法则建立机械臂连接杆坐标系,并完成机械臂的运动学分析。运用ADAMS对模型进行运动学仿真分析,获得了机械臂的运动包络图,测量了机械臂喷枪末端的位移、速度及加速度曲线,验证了理论分析的正确性。结合理论分析与仿真,分析实际使用中机械臂喷枪末端的姿态和运动情况,为末端机械臂的轨迹规划和控制提供了理论依据。     

基于摆缸关节的液压机械臂运动学及工作空间分析

针对传统机械臂输出转矩较小的问题,设计了基于叶片式液压摆动油缸(摆缸)作为关节的6自由度液压机械臂,该液压机械臂具有诸多优势,其最大的优点是具有很高的负重比。运用改进的D-H法建立了该液压机械臂的运动学模型,得出其正运动学方程。在MATLAB中进行了液压机械臂的轨迹规划仿真,得到了各关节转角的特性曲线,验证了液压机械臂结构设计的合理性。利用蒙特卡洛法分析计算了其工作空间,借助MATLAB绘制了其末端执行器的工作空间云图,为今后液压机械臂的深入研究提供了重要依据。     

液压挖掘机可回收潜能研究

为最大限度地挖掘液压挖掘机的可回收潜能,以某公司8 t级液压挖掘机为研究对象,开展了液压挖掘机各执行机构可回收能量大小研究。基于液压挖掘机各执行机构工作原理,建立了挖掘机机械结构及可回收能量液压系统模型。以液压挖掘机国际通用标准工作循环,仿真分析了挖掘机各执行机构可回收能量大小,并通过试验验证了数学模型及仿真结果的正确性。研究结果表明:标准工作循环,液压挖掘机动臂、斗杆及回转机构可回收能量分别为33.21、11.76和18.74 k J,为液压挖掘机能量回收系统的开发提供了理论基础。     

挖掘机动臂液压系统节能研究

液压挖掘机广泛应用在建筑、矿山等领域,燃油利用率低是人们不得不面对的问题。通过对挖掘机动臂参数的分析,提出了基于蓄能器和新型液压变压器的动臂重力势能回收再利用系统,并搭建实验模型,为挖掘机的动臂液压系统节能研究提供理论参考,有效提高燃油利用率,节省能量。     

钻挖一体式挖掘机流量再生与能量回收节能研究

采用一机多能型挖掘机进行复杂的管路施工,给管道工程带来了极大的便利。在挖掘和钻孔作业时,动臂下降的重力势能会转化为液压能并在溢流阀处流回油箱形成溢流损失。在动臂的液压油路中设置流量再生回路,提高动作速率。利用阀控系统回收动臂下降的重力液压势能,将回收在蓄能器中的液压能驱动定量马达带动发电机发电,将电能储存在蓄电池中,为挖掘机上其他用电器提供电能。利用AMESim软件进行液压仿真,与现有的挖掘机相比,回收动臂下降液压能极大地提高了系统能量利用率,流量再生提高了挖掘机运动速率。研究结果表明：动臂下降能量回收效率为40%左右。     

A newly developed rotary-linear motion platform with a giant magnetostrictive actuator

Demands for machining and measuring three-dimensional geometries have recently increased in a variety of industries. In order to meet such demands, it is necessary to develop a compact versatile high performance spindle system. This paper presents a newly developed rotary motion platform combined with a linear motion mechanism driven by a giant magnetostrictive actuator. The developed platform can be characterized by a compact structure, a noncontact structure, and high accuracy. Performance evaluation results confirm that the developed platform provides precise linear motion during rotating.     

电控机械式自动变速器液压换挡执行机构设计

在电控机械式自动变速器的设计中,换挡执行机构的设计是重点和难点,其性能的优劣,将直接影响整车的平顺性、舒适性和安全性。以某5挡手动变速箱为基础,根据换挡执行机构的设计要求,开发设计了一款电控液压式换挡执行机构。对液压系统进行了分析,设计了该换挡执行机构的液压系统,并对液压系统的主要元件进行了计算和选型;根据该换挡执行机构、液压原理图和选换挡液压缸分析了该换挡执行机构的工作过程;实际制作了该选换挡执行机构,并对对应的5挡MT变速器进行了AMT改造。试验表明：该选换挡执行机构能够实现该5挡变速箱的选挡和换挡,并且结构简单、定位准确、反应灵敏,换挡品质安全可靠,具有较好的推广应用价值。     

进出口独立控制的装载机摇臂液压系统研究

传统的液压装载机常采用单阀芯多路阀来控制执行器的运动,存在进出油口同时节流、节流损失大等不足,特别是对于装载机的摇臂液压缸,其外负载变化频繁且作业工况复杂,使用传统的多路阀控制效果不太理想。针对以上问题,提出一种可用于装载机摇臂液压系统的进出口独立控制策略。利用SimulationX仿真软件建立原装载机机液联合仿真模型,并通过试验验证了所建立装载模型的准确性。在原模型的基础上构建了进出口独立控制的装载机摇臂液压系统,对改进后的摇臂液压系统进行仿真研究。结果表明:新系统的控制方式在能量利用和效率方面更具优势。     

湿式离合器液压执行系统建模与仿真

针对湿式离合器液压执行系统,在分析其工作原理和结构的基础上,在机械域和液压域上分别对关键组成部分比例压力电磁阀和离合器油缸活塞建立数学模型,并采用AMESim软件对湿式离合器的液压执行系统进行建模;为了验证所搭建模型的有效性,在给定不同的激励电流情况下分析系统的动态响应;针对所搭建的AMESim模型,采用传统PID控制算法和基于模型的前馈+反馈控制算法控制输出油压,对比验证了跟踪效果。仿真结果表明:搭建的模型具有良好的动态特性,前馈+PID反馈的控制算法较PID算法的控制效果更好。     

辅助大包浇注机械手的设计

辅助大包浇注机械手是专门为大包浇注钢水而设计的一种新型工具,它具有结构紧凑灵活、控制方便、操作简单等优点。辅助大包浇注机械手由机械部分、液压系统和电气系统三部分组成。本文详尽介绍了此设备的机械部分、液压系统的原理及结构特点。     

无凸轮内燃机伺服压电液压执行机构及其控制研究

为解决大部分可变气门控制器无法实现气门的完全可变性,提出一种包含压电和液压部件的伺服压电液压执行机构。采用自适应前馈控制器实现伺服压电液压执行机构的有效控制。构造伺服压电液压执行机构模型,建立伺服压电液压执行机构中压电结构、伺服活塞结构和液压结构的数学模型。设计一种包含2个前馈控制器和1个反馈控制器的自适应前馈控制器。采用MATLAB软件对伺服压电液压执行机构进行仿真,并与传统PI控制器的控制结果进行对比。结果表明:采用自适应前馈控制器的伺服压电液压执行机构的跟踪性能明显提高,跟踪误差减少约50%,控制电压范围也大大减小。该执行机构能很好地实现无凸轮内燃机气门的有效控制。     

高压水切割管道外切割臂设计

介绍了水下管道外切割臂的基本组成和工作原理。通过对海洋工程施工中利用高压水切割管状构件作业过程的分析,设计了一种能够协助高压水射流切割机完成管状构件切割作业的水下管道外切割臂,并说明了其液压控制系统的工作原理。     

挖掘机斗杆速度位置复合控制策略

随着工程机械智能化发展和作业质量要求的提高,工程机械的执行器不仅要满足输出力的要求,还要满足位置的要求。根据进出口独立控制和泵阀复合控制原理,提出一种挖掘机斗杆速度位置复合控制策略,使斗杆按照预期轨迹运行至目标位置。在一台采用进出口独立系统的6t挖掘机上建立实验平台进行试验研究,试验结果表明：提出的控制策略是可行的。本研究可以为工程机械的自动化运行提供一定的参考。     

全液压多功能卸卷小车的研制

叙述为热轧窄带钢生产线开发的全液压自动化多功能小型卸卷小车的设计、结构特点及操作特点。该小车具有走行、升降、旋转和压紧钢卷等功能,设计结构紧凑、操作稳定、自动化程度高等优点,能满足不锈钢等合金钢热轧窄带钢的生产需要。