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采用双定子泵的多级恒功率调速系统回路特性分析与试验

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农业工程学报 2016年第22期32卷 107-112页

作者：闻德生柴伟超王京陈帆甄新帅马光磊燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

传统恒功率调速系统的调节原理(转速与转矩的乘积必为定值)决定其无法满足转矩不变、输出不同转速的工况要求。为解决上述问题,采用双定子泵对其进行改进,对组成的多级恒功率调速系统性能与传统系统进行了对比分析,并搭建试验台进行了... 详细信息

传统恒功率调速系统的调节原理(转速与转矩的乘积必为定值)决定其无法满足转矩不变、输出不同转速的工况要求。为解决上述问题,采用双定子泵对其进行改进,对组成的多级恒功率调速系统性能与传统系统进行了对比分析,并搭建试验台进行了试验论证。结果表明,采用双定子泵组成的多级恒功率调速系统既具有传统系统适应恒功率工况的特性,传动效率可比普通定量泵系统提高7%,又能满足多级恒功率负载的工况。在工况要求转矩输出恒定的前提下,若要求马达输出多级转速,多级恒功率调速系统可以通过控制双定子泵的工作方式以较少的功率满足要求,而传统恒功率调速系统则只能采用节流调速的方式溢流掉一部分流量来满足要求,因此前者比后者减少了能量的损失。该研究既丰富了双定子泵的应用领域,也可为恒功率调速系统应用于农业机械并提高其工作效率提供参考。

关键词：农业机械泵试验双定子泵恒功率多级输出

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多泵多马达液压变速器的研究

多泵多马达液压变速器的研究

作者：甄新帅燕山大学

学位级别：硕士

针对齿轮变速器的功率质量比低、单泵-单马达液压变速器装置传动比不准确等问题,提出了多泵(双定子多输出泵)-多马达(双定子多速马达)液压变速器。由于双定子的特殊结构,多泵可以实现流量的多级输出,多马达可以实现流量的多输入,因此多... 详细信息

针对齿轮变速器的功率质量比低、单泵-单马达液压变速器装置传动比不准确等问题,提出了多泵(双定子多输出泵)-多马达(双定子多速马达)液压变速器。由于双定子的特殊结构,多泵可以实现流量的多级输出,多马达可以实现流量的多输入,因此多泵-多马达液压变速器可以通过组合多泵/多马达的流量输出/输入形式,实现传动比的变化。新型液压变速器没有变量机构,传动比仅与泵、马达的排量有关,因此传动比准确。首先对几种变速传动方式的发展和应用进行了研究。机械传动可靠性高但功率密度低;液力传动应用范围广但是低速效率差;电传动节能环保但有待发展。液压变速传动以其功率密度大、工作稳定、技术成熟等特点仍将大有发展。其次在现有液压变速器传动回路、多泵-多马达闭式系统的基础上,研究了新型液压变速器适用的传动回路,分析并计算了在恒负载、恒功率两种工况下液压变速器输出的转速、转矩和功率,同时通过理论分析和AMESim仿真研究了变转速控制的新型液压变速器的转速输出特点和控制方式。为了实现多泵、多马达多种工作形式的组合,并尽可能减少零件使用个数,更易实现集成化,提出用组合机构代替原来的多个换向阀实现组合功能。根据新型液压变速器的整体结构布局、多泵/多马达每种工作形式的油路连接特点,对组合机构进行了结构设计,并对其进行了受力分析。然后对组合机构进行三维建模,并用Solid Works Simulation对其内部流道做了流场仿真,得出其在不同位置处的压力、速度流线图。最后加工组合机构样机,利用现有的多泵-多马达试验台,设计了新型液压变速器的实验系统,验证研究内容的合理性和可行性。

关键词：液压变速器双定子泵/马达多级定转速流场仿真效率试验液压变速器双定子泵/马达多级定转速流场仿真效率试验

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凸轮转子型双定子叶片泵泄漏与容积效率分析

西安交通大学学报 2016年第9期50卷 20-24,152页

作者：闻德生陈帆甄新帅柴伟超王京周聪燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

针对传统液压泵难以输出多种流量和压力的问题,结合凸轮转子叶片泵的结构及双定子的思想,提出一种新型凸轮转子型双定子叶片泵。该泵含有凸轮转子、外定子及内定子并在一个壳体内形成了两泵,两泵流量成比例,从而实现了多个压力、不同流... 详细信息

针对传统液压泵难以输出多种流量和压力的问题,结合凸轮转子叶片泵的结构及双定子的思想,提出一种新型凸轮转子型双定子叶片泵。该泵含有凸轮转子、外定子及内定子并在一个壳体内形成了两泵,两泵流量成比例,从而实现了多个压力、不同流量的输出,或者驱动多个压力、不同流量的液压系统同时工作。通过对凸轮转子型双定子叶片泵内部结构的分析,归纳出内、外泵在不同组合方式下的理论排量计算式,得出主要内泄漏途径。内泵单独供油、外泵单独供油和内外泵联合供油3种工作状态的比较表明,随着负载压力的增大,所提泵的容积效率随之降低,在同一输出压力下内泵单独工作时的容积效率最低,外泵单独工作时容积效率最高。该结果可为凸轮转子型双定子叶片泵的设计及应用提供参考。

关键词：叶片泵双定子凸轮转子泄漏容积效率

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变频电机-多输出泵调速回路速度特性分析

西安交通大学学报 2016年第10期50卷 99-103,110页

作者：闻德生甄新帅陈帆周聪柴伟超王京燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

针对普通电机多输出泵调速回路存在功率损失、变频电机定量单泵调速回路动态特性差及流量输出范围受泵转速范围的限制等问题,提出一种新型变频电机-多输出泵调速回路。该新型回路可以通过变频电机进行无级调速,节省了普通电机多输出泵... 详细信息

针对普通电机多输出泵调速回路存在功率损失、变频电机定量单泵调速回路动态特性差及流量输出范围受泵转速范围的限制等问题,提出一种新型变频电机-多输出泵调速回路。该新型回路可以通过变频电机进行无级调速,节省了普通电机多输出泵调速回路中的功率损失;通过多输出泵的多级容积调速,在不改变泵的允许转速范围的情况下,扩大了变频电机定量单泵调速回路的流量输出范围,并且能够得到多条速度特性线。理论分析表明,新型回路没有功率损失,最小输出流量随排量比例系数的增加而减小,最大输出流量随排量比例系数和多输出泵作用数的增加而增加。AMEsim仿真结果表明,通过选择不同的速度特性线,新型回路可以满足不同工况对动态响应的要求,提高了回路的适应性。

关键词：液压调速回路变频调速多输出泵速度特性节能动态响应

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单泵多马达传动系统输出转矩特性分析与试验

农业工程学报 2016年第12期32卷 88-95页

作者：闻德生王京柴伟超甄新帅陈帆马光磊燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

为了使单泵多马达系统的输出转矩更加平稳,以双作用叶片泵和双作用双定子马达组成的传动系统为例,利用波动系数分析了在输入油液存在波动的前提下双作用双定子马达的输出转矩的特性,并搭建了单泵多马达传动系统试验平台。试验结果表明... 详细信息

为了使单泵多马达系统的输出转矩更加平稳,以双作用叶片泵和双作用双定子马达组成的传动系统为例,利用波动系数分析了在输入油液存在波动的前提下双作用双定子马达的输出转矩的特性,并搭建了单泵多马达传动系统试验平台。试验结果表明：多马达受到脉动油液作用后,在不同的工作方式下输出特性不同。当泵和马达波动周期一致时,其中内外马达差动工作时输出的转矩脉动最小,其转矩不均匀系数约为1.5%～1.9%。滞后角不同对内外马达并联工作时输出的转矩脉动影响较大,其转矩不均匀系数值最大时约为1.9%～2.7%,大于其他3种工作方式的转矩不均匀系数值。合理地调整滞后角可以使内外马达并联工作时输出转矩的转矩不均匀系数值小于内马达或外马达单独工作时的转矩不均匀系数值,降至1.9%～2%,也可使马达整体的输出转矩脉动降低,说明滞后角对马达输出的转矩脉动有很大的影响。该研究可为减小马达转矩脉动和单泵多马达传动系统的设计与应用提供参考。

关键词：泵液压马达试验双定子单泵多马达脉动

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液压同步多马达与传统同步马达的对比分析

哈尔滨工业大学学报 2017年第1期49卷 173-177页

作者：闻德生甄新帅陈帆姜凤商旭东河北省重型机械流体动力传输与控制实验室(燕山大学) 河北秦皇岛066004

为研究新型液压同步多马达(简称液压多马达)的同步特点,并分析其同步性能,把液压多马达用作同步马达应用在同步回路中,设计液压多马达的同步回路;对新型多马达同步回路和传统同步马达同步回路所实现的功能进行对比分析,并通过液压多马... 详细信息

为研究新型液压同步多马达(简称液压多马达)的同步特点,并分析其同步性能,把液压多马达用作同步马达应用在同步回路中,设计液压多马达的同步回路;对新型多马达同步回路和传统同步马达同步回路所实现的功能进行对比分析,并通过液压多马达的自身结构来研究影响其容积效率的因素;利用已加工出的液压多马达样机,组成三液压缸同步液压系统并进行实验,验证液压多马达驱动多缸同步回路的同步性能.理论分析和实验结果表明:新型液压多马达同步回路能够完全实现传统同步马达同步回路的功能,并且马达使用数量少,能够实现不同缸径液压缸同步,同步精度高(1.0%~1.7%).

关键词：流体传动与控制液压同步回路同步马达同步多马达容积效率同步精度

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双定子泵和马达在压力控制回路中的应用

吉林大学学报（工学版） 2017年第2期47卷 504-509页

作者：闻德生陈帆甄新帅周聪王京商旭东燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

对双定子液压元件进行了介绍,并提出了几种基于双定子液压泵和马达的新型压力控制回路。所设计的新型压力控制回路不仅可以输出多种压力和流量,更多时候可以实现节能的效果,并消除系统之间的压力干扰。本文所设计的是一种新的液压传动方... 详细信息

对双定子液压元件进行了介绍,并提出了几种基于双定子液压泵和马达的新型压力控制回路。所设计的新型压力控制回路不仅可以输出多种压力和流量,更多时候可以实现节能的效果,并消除系统之间的压力干扰。本文所设计的是一种新的液压传动方式,该研究对于简化系统,实现回路的多压、多速控制和提高工作效率具有重要意义。

关键词：流体传动与控制双定子泵和马达压力控制回路负载匹配节能

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双定子摆动液压马达差动连接输出特性分析

液压与气动 2016年第8期40卷 43-47页

作者：闻德生陈帆甄新帅周聪王京燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

在对双定子摆动液压马达工作原理分析的基础上,对该新型液压马达的差动连接方式进行深入研究与计算,得出在不同差动连接方式下该新型液压马达的输出转速与转矩的计算公式,结果表明:双定子摆动液压马达可实现不同的差动连接,且可作为一... 详细信息

在对双定子摆动液压马达工作原理分析的基础上,对该新型液压马达的差动连接方式进行深入研究与计算,得出在不同差动连接方式下该新型液压马达的输出转速与转矩的计算公式,结果表明:双定子摆动液压马达可实现不同的差动连接,且可作为一种调速方式扩大应用范围,这是传统摆动液压马达无法实现的。本研究还对影响双定子摆动液压马达差动连接的主要参数进行了探讨,为摆动马达的设计和选用提供了理论依据,为今后研究该新型摆动液压马达的差动连接奠定了理论基础。

关键词：流体传动与控制双定子摆动液压马达差动连接转速转矩

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单泵多马达液压变速器组合机构的设计与研究

液压与气动 2017年第2期41卷 33-39页

作者：闻德生甄新帅陈帆王京周聪柴伟超燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

针对单泵单马达液压变速器手动变量传动比不准确的问题,提出了单泵多马达液压变速器。通过设计单泵多马达液压变速器的传动回路,得出多马达中各个子马达之间工作方式的组合可以使变速器传动比有多级变化。通过设计组合机构来代替换向阀... 详细信息

针对单泵单马达液压变速器手动变量传动比不准确的问题,提出了单泵多马达液压变速器。通过设计单泵多马达液压变速器的传动回路,得出多马达中各个子马达之间工作方式的组合可以使变速器传动比有多级变化。通过设计组合机构来代替换向阀,使单泵多马达液压变速器更加集成化,效率更高。对组合机构在两个位置之间的切换过程和不同位置处的受力进行分析和计算,结果表明:为避免在切换过程中出现泵、马达进出油路闭死,腰形通道两个圆心之间的角度必须大于某一值;组合机构的中盘受颠覆力矩的作用,其厚度需大于某一最小值,才能避免在壳体内卡死。为单泵多马达液压变速器整体结构的设计奠定了理论基础。

关键词：液压变速器单泵多马达传动多级传动比组合机构受力分析