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双吊点启闭机液压系统动态特性研究

双吊点启闭机液压系统动态特性研究

作者：杨海超兰州理工大学

学位级别：硕士

无论是水利枢纽、航运船闸、电站、防洪涝都要用到闸门,而闸门的开启和关闭都要用到专用的机械装置——启闭机。与体积庞大笨重的相同容量的卷扬式启闭机相比较,液压式启闭机的自重轻得多,而且水工结构布置简单,可以节省大量投资,尤其... 详细信息

无论是水利枢纽、航运船闸、电站、防洪涝都要用到闸门,而闸门的开启和关闭都要用到专用的机械装置——启闭机。与体积庞大笨重的相同容量的卷扬式启闭机相比较,液压式启闭机的自重轻得多,而且水工结构布置简单,可以节省大量投资,尤其是当孔口数量较多时此优点更为显著。由于运行平稳,系统可方便地实现无级调速,能自动实现过载保护,易于与计算机连接,实现智能化控制等,液压式启闭机显示出了其明显的优越性。但是,液压启闭机作为闸门启闭主要发展方向的同时,也面临着系统动态性能不理想、系统同步精度不高、平衡回路稳定性差等等亟需解决的诸多问题。因此,本文从问题出发,采用一种新型的同步回路结构,完成控制策略的设计并改善了系统的动态性能以及平衡回路的稳定性,为启闭机液压系统今后的发展提供参考。首先,简述启闭机液压系统的工作原理、研究现状、面临的主要问题,阐述论文的研究背景和意义。第2章,详细阐述了系统关键元件A11VO比例变量泵以及FD型单向节流式平衡阀的工作原理。基于传递函数法分别建立了上述两个关键元件的数学模型,得出方框图,并推导出开环传递函数。就关键元件的主要结构参数变化分析其对系统动态特性的影响。根据推导出的开环增益,提出改善系统稳定性的可行方法。第3章,对液压系统仿真软件AMESim做了简要介绍。利用HCD库分别建立了同步回路和平衡回路中的两个核心元件:A11VO比例变量泵以及FD型单向节流式平衡阀的仿真模型。验证了模型的准确性,得出抑制比例泵出口的压力冲击,稳定压力,提高系统的稳定性以及加快平衡回路系统的调节时间的方法。第4章,详细介绍了PID控制算法各环节的作用以及参数整定方法。搭建了启闭机液压系统的AMESim仿真模型。结合系统模型进行了PID控制器的设计。在系统中引入PID控制器后,重点针对系统在阶跃偏载和1缸阶跃速度下比例泵控同步缸能否完成较为精确的位移跟随进行仿真。观察PID控制器的控制效果和动态性能。第5章,介绍了前馈补偿控制器的工作原理,针对负载扰动的情况下,PID控制器的控制效果并不是十分的理想这一问题,通过前馈补偿控制策略来消除负载变化给系统带来的扰动。建立启闭机液压系统同步回路模块的传递函数方框图,在系统中引入前馈补偿环节,并设计了前馈补偿控制器。仿真结果表明,在相同偏载力干扰下,前馈PID控制较单纯PID控制的抑制干扰能力有了明显的改善。

关键词：启闭机液压系统动态特性同步回路平衡回路 PID 前馈补偿

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人行天桥同步顶升系统研究

人行天桥同步顶升系统研究

作者：黄贵川西南交通大学

学位级别：硕士

普通的人行天桥都存在着高度限制,大件无法通过,给交通运输带来了极大的不便。为了解决这些问题,可以采用可升降的天桥。这样,当大件无法正常通过时,采用液压顶升系统把天桥同步顶升,等大件通过以后再把天桥同步放下。采用可升降天桥能... 详细信息

普通的人行天桥都存在着高度限制,大件无法通过,给交通运输带来了极大的不便。为了解决这些问题,可以采用可升降的天桥。这样,当大件无法正常通过时,采用液压顶升系统把天桥同步顶升,等大件通过以后再把天桥同步放下。采用可升降天桥能够尽可能的减少交通中断的时间,对于交通运输具有重要的意义。本文以某天桥为设计研究对象,设计了液压顶升系统。为了提高系统工作效率,系统采用了两级调压回路,同时综合比较各种平衡回路,选用采用液控单向阀和单向节流阀的平衡回路。对比两种同步顶升控制系统,选择了适合本系统的“基于位移传感器的同步控制系统”,设计了系统的工作流程图,并对控制系统进行了硬件设计和关键元件的选型。深入了解对称阀控制非对称液压缸时可能产生的问题,决定采用非对称阀控制非对称缸,对整个液压系统进行了建模,并对系统进行了静动态特性的分析。经过分析发现,需要加入校正装置才能满足系统动态特性的要求。对系统进行PID校正和仿真,仿真发现,校正后的系统动态响应速度快,稳定性高。把模糊控制器应用于控制系统中,比较了几种控制器的特点,发现模糊-PID双模控制器是一种比较理想的控制器,该控制器响应速度快,基本无超调,具有较强的抗干扰能力和抗时滞能力。通过AMESim和Simulink两种软件平台对同步顶升控制系统分别进行了仿真,结果表明控制系统能够满足系统要求。

关键词：同步顶升控制系统平衡回路动态响应

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盾构管片拼装试验平台控制系统研究

盾构管片拼装试验平台控制系统研究

作者：任东亮浙江大学

学位级别：硕士

盾构是一种用于在地下安全开挖隧道的工程机械。管片拼装机是盾构的重要组成部分，集机械、电气、液压、控制等多学科技术于一体。它是在隧道壁上安装混凝土片的专用机械手，用于钳住管片通过回转、平移、升举等运动将管片准确地放到预... 详细信息

盾构是一种用于在地下安全开挖隧道的工程机械。管片拼装机是盾构的重要组成部分，集机械、电气、液压、控制等多学科技术于一体。它是在隧道壁上安装混凝土片的专用机械手，用于钳住管片通过回转、平移、升举等运动将管片准确地放到预定的位置，并安全迅速地拼装成环，从而有效的防止地下水土渗透和地表沉降。搭建盾构管片拼装试验平台，对于进一步研究盾构的设计理论、计算方法等关键技术具有重要的意义。本文主要分析盾构管片拼装机的工作原理及其电液控制系统的特点，建立系统的数学模型，并通过仿真研究了系统的动态特性，此外设计了盾构管片拼装试验平台测控系统。论文的主要研究内容如下：第一章概述了盾构技术的发展历程、国内外研究现状，并简要介绍了管片拼装机的结构及其发展趋势，最后提出了课题的研究意义以及本文的研究内容。第二章首先分析了管片拼装机的基本功能和液压系统工作原理，并进行了液压系统计算和选型，随后详细分析了管片拼装机周向回转运动控制、拼装移动和径向运动控制，姿态微调控制等液压回路的特点。第三章对管片拼装机液压系统进行了建模研究，分别建立了构成系统的主要元件——液压源、比例方向流量阀、液压马达和负载、平衡阀的数学模型，以及减速机构的传动模型。第四章利用AMESim软件对周向回转运动液压系统进行了仿真分析，研究了非线性负载和超越负载作用下系统的动态特性，并分析了平衡阀以及环境变化等因素对液压系统动态性能的影响，得出了一些有意义的结论。第五章建立了径向双缸同步系统的数学模型，分析了系统同步特性的影响因素，并通过仿真曲线研究系统不同工况下的同步精度，结果表明采用电液比例开环控制的双缸同步机构可以满足系统同步精度的要求。第六章介绍了基于PLC的管片拼装硬件控制系统设计方案，利用LabVIEW强大的图形显示功能，设计了管片拼装试验平台液压监测系统，来实现数据的采集、远程监测等功能。第七章对本论文所做的研究工作进行简要的总结并对后续工作提出了展望。

关键词：盾构管片拼装系统液压系统建模平衡回路双缸同步 AMESim仿真

小直径全断面掘进机管片拼装机液压系统设计及仿真

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小直径全断面掘进机管片拼装机液压系统设计及仿真

作者：周倜吉林大学

学位级别：硕士

全断面掘进机是现代隧道工程中机电液一体化大型工程装备,管片拼装机是其关键组成部分。本论文结合“863”计划项目(2007AA041806)“全断面掘进机综合实验台”,对全断面掘进机管片拼装机液压系统进行了研究,通过对国内外管片拼装机的液... 详细信息

全断面掘进机是现代隧道工程中机电液一体化大型工程装备,管片拼装机是其关键组成部分。本论文结合“863”计划项目(2007AA041806)“全断面掘进机综合实验台”,对全断面掘进机管片拼装机液压系统进行了研究,通过对国内外管片拼装机的液压系统进行对比分析,提出了管片拼装机液压系统设计方案,并设计了管片拼装机的液压系统。管片拼装机液压系统的具体设计从以下几个方面实施:一是在理论上对液压系统进行设计和选型,对周向回转运动、举升运动、平移运动、微调运动的控制回路进行了分析介绍,应用相似系统这一原理,建立了泵,液压马达,液压缸,比例方向阀等主要元件的数学建模;二是运用AMEsim软件对周向回转系统控制回路进行了仿真分析,仿真结果表明周向回转液压系统在非线性负载和超越负载情况下可以良好运转,系统平稳运行;三是运用AMEsim软件对管片拼装机举升系统同步协调控制进行了仿真。仿真结果表明采用同步控制策略能较好地实现管片拼装机举升系统的同步协调运动,液压缸的同步精度可控制在±1mm,能精确完成管片拼装机的举升运动,满足管片拼装机同步控制要求。本文的研究成果为企业自行研制全断面掘进机提供了参考。

关键词：小直径全断面掘进机管片拼装机 AMEsim 平衡回路同步控制

新型液压平衡阀关键结构参数对系统性能影响的研究

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新型液压平衡阀关键结构参数对系统性能影响的研究

作者：窦小鹏郑州大学

学位级别：硕士

作为液压系统中重要的液压元件,液压平衡阀在现代工程机械的液压平衡回路中被广泛应用。国内的液压平衡阀普遍存在着低频抖动、控制压力偏高、工作平稳性及安全性较差、系统功率损失严重等问题。因此借鉴布赫、力士乐等公司产品的先进经... 详细信息

作为液压系统中重要的液压元件,液压平衡阀在现代工程机械的液压平衡回路中被广泛应用。国内的液压平衡阀普遍存在着低频抖动、控制压力偏高、工作平稳性及安全性较差、系统功率损失严重等问题。因此借鉴布赫、力士乐等公司产品的先进经验,消化、吸收其关键技术对提升我国工程机械产品性能十分重要。本文对我国工程机械产品中现用的国产液压平衡阀和平衡回路进行了研究,在借鉴和学习国际先进液压平衡阀研制经验的基础上,对我国近来开发的一种新型液压平衡阀进行了一系列的理论分析和实验研究。首先介绍了该种新型平衡阀的结构特点与工作原理,建立了该阀的初步分析理论模型,找出了该阀中影响工程机械产品应用性能的主要因素,然后利用AMESim软件建立了所研究的液压平衡阀系统的仿真模型,为验证仿真模型设计了该系统的实验方案,搭建了试验平台,通过试验进一步验证了仿真模型的正确性,并在此基础上对新型液压平衡阀影响工程机械平衡系统性能的重要因素进行了大量的仿真分析,重点分析研究了负载压力、先导阀芯阻尼孔、导阀弹簧刚度等关键参数的变化对系统控制压力与流量的影响,得出一些有益的结果,为新型平衡阀进一步的优化设计和制造奠定了理论依据。

关键词：液压平衡阀平衡回路理论推导仿真分析试验研究

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连轧管机组中平衡装置的控制与应用

液压与气动 2009年第10期33卷 51-53页

作者：张英婵太原重工股份有限公司技术中心山西太原030024

该文对连轧管机组中穿孔机、轧管机、矫直机设备中的平衡装置及控制原理作了详细的分析。

关键词：穿孔机轧管机六辊矫直机平衡回路

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掘进机用插装式平衡阀动态仿真

掘进机用插装式平衡阀动态仿真

作者：季清华太原理工大学

学位级别：硕士

平衡回路是液压传动中常见的一种控制回路,被广泛的应用于工程机械,建筑机械和冶金机械等行业,其中平衡阀是平衡回路的关键元件。文章研究的平衡阀应用在掘进机上,在掘进机截割部启动时,液压缸出现爬行,抖动现象,而且平衡阀易产生气穴... 详细信息

平衡回路是液压传动中常见的一种控制回路,被广泛的应用于工程机械,建筑机械和冶金机械等行业,其中平衡阀是平衡回路的关键元件。文章研究的平衡阀应用在掘进机上,在掘进机截割部启动时,液压缸出现爬行,抖动现象,而且平衡阀易产生气穴、漩涡、噪声等现象。文章通过对平衡阀进行运动分析,通过AMESim软件对液压系统进行仿真分析,以及通过Fluent软件对平衡阀进行流场分析,对液压缸出现爬行抖动现象做出分析,对进一步减少气穴、漩涡、噪声等现象提出修改意见。本文首先分析了插装式平衡阀在掘进机上的工作原理和工况,然后对截割部进行力学分析,得到了液压缸负载变化规律,最后对平衡阀阀芯受力分析并建立运动学方程,同时搭建阀口的流量方程,流量连续性方程,研究平衡阀的动态特性。应用AMESim软件搭建了EBZ120型掘进机截割部液压系统仿真模型,根据实际工况对仿真模型进行参数化处理,通过仿真分析得到：液压缸无杆腔压力达到稳定状态时为5.1MPa,流量为26.9L/min,液压缸有杆腔稳定时压力为2.58MPa,流量为14L/min。稳定后的液压缸活塞速度为0.022m/s。在先导油压力和入口压力的作用下,插装式平衡阀阀2单向阀阀芯位移为0.6mm,阀2主阀阀芯位移为2mm,阀2主阀开口度为1.4mm。通过改变控制油口大小,液压缸负重,调压弹簧预紧力大小,调压弹簧弹性系数等重要参数,并对这些参数进行批运算仿真分析,研究每个参数对平衡阀开启性能的影响,为进一步优化平衡阀提出改善意见。最后研究了密封圈摩擦阻力对平衡阀的性能影响,提出了聚四氟乙烯密封圈摩擦阻力的计算过程,并建立了新的仿真模型,通过分析仿真得到的曲线,得出过大的密封圈摩擦阻力是造成平衡阀和液压缸活塞爬行的主要原因。应用FLUENT软件分别对单向阀和主阀的相同开口度,不同锥角和相同锥角,不同开口度下的二维流场进行仿真分析,研究了开口度、锥角对主阀和单向阀流道内低压区域大小、入射角大小、油液最大速度和最大速度区域大小、漩涡区域大小以及对阀芯和阀座的液压冲击大小的影响,并提出平衡阀的优化方案。本文的研究工作为插装式平衡阀的优化设计,消除液压缸的爬行现象提供了参考依据,同时为研究液压元件提供了一种可以借鉴的研究方法。

关键词：平衡回路平衡阀液压缸爬行动态特性仿真分析

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铝锭翻转机液气驱动控制系统的设计与研究

铝锭翻转机液气驱动控制系统的设计与研究

作者：张大鹏兰州理工大学

学位级别：硕士

铝锭翻转机是铝锭连续铸造生产线的关键部件之一,它的性能直接影响着整机的稳定性和可靠性,关系到整机的生产效率的提升。因此,翻转装置的稳定性、可靠性是机组中急需解决的难题之一。本文立足于满足铝锭翻转机的运行平稳性,提高铝锭连... 详细信息

铝锭翻转机是铝锭连续铸造生产线的关键部件之一,它的性能直接影响着整机的稳定性和可靠性,关系到整机的生产效率的提升。因此,翻转装置的稳定性、可靠性是机组中急需解决的难题之一。本文立足于满足铝锭翻转机的运行平稳性,提高铝锭连续铸造生产线的使用寿命等要求,为铝锭翻转机寻求一种合理的驱动方式。本课题以22t/h铝锭翻转机为研究对象,针对传统铝锭翻转机驱动方式存在的问题,在以有效的解决在负载变化比较大的场合下翻转缸活塞运动过程中速度变化较大,减小活塞运动过程中的冲击力,易产生冲击振动等问题上进行了全面的分析。本文通过比较气缸、伺服电机和液压驱动,选择了液压驱动作为翻转装置的驱动方式,并分析了在铝锭翻转过程中负载、速度的变化,计算了负载力矩和等效负载。设计了液压、气动系统原理图以及符合使用要求的液压摆动缸。建立缓冲装置的数学模型,研究在液压系统存在平衡阀条件下摆动液压缸缓冲装置理想曲线型缓冲柱塞和缓冲孔的结构参数。寻求满意的缓冲效果,使铝锭在运动末期平稳减速。根据液压系统原理,建立液压系统的数学模型,推导出系统传递函数,并利用基于MATLAB的动态模型与系统仿真工具——Simulink对控制系统进行了动态特性分析和仿真。在对系统进行仿真过程中,充分考虑到系统在实际工作时的各种情况,设定仿真参数,进行仿真。通过仿真,得到了液压系统中液压摆动缸的活塞运动速度、液控平衡阀的控制压力以及回油压力的仿真曲线。仿真结果表明：所设计的铝锭翻转机的液压系统是一个稳定的系统,各项参数都具有良好的动态特性。可以有效的控制铝锭在翻转过程中的速度,有效减小了翻转机构在两个极端位置的冲击,提高了翻转过程的平稳性。通过对铝锭翻转机液压系统的动态特性分析和评价,为以后进一步提高铝锭翻转机的稳定性和可靠性提供了一定的理论依据。

关键词：交变负载平衡回路缓冲装置数学模型仿真

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插装平衡阀的分析及性能优化

插装平衡阀的分析及性能优化

作者：田磊天津理工大学

学位级别：硕士

液压阀是流体传动和控制技术的基础元件，控制液压回路中液体的压力、流量及流动方向。插装阀以其高压、大容量、小型、通流能力大、阀芯阻力小等优点成为液压阀发展的必然趋势。本文所研究插装平衡阀，使用在活塞下行的回油路上，防止... 详细信息

液压阀是流体传动和控制技术的基础元件，控制液压回路中液体的压力、流量及流动方向。插装阀以其高压、大容量、小型、通流能力大、阀芯阻力小等优点成为液压阀发展的必然趋势。本文所研究插装平衡阀，使用在活塞下行的回油路上，防止立式液压缸与垂直工作载荷由于自身重力导致的活塞下滑。论文根据此类阀在实际应用中出现的流量小，泄漏大，压降不平稳等问题，结合实验数据和理论知识，对液压系统进行设计，完善插装平衡阀的内部结构，最终达到对整个阀的性能优化。论文以一举升系统为研究对象，首先对其液压系统进行设计，并着重分析了其平衡回路，应用CFD和正交试验对插装平衡阀进行分析优化。本文主要研究的内容包括以下内容。（1）对插装平衡阀的工作原理进行分析，建立整个平衡阀三维模型并分析其结构 1)根据液压系统的理论知识，结合平衡阀在液压系统中的实际作用，对举升液压系统的分析，完成举升液压系统的方案设计，使其满足该液压系统的工作需求。 2)结合流体力学有关知识和插装平衡阀的结构特点，建立插装平衡阀的内部流场模型。利用理论分析和计算机仿真模拟技术，对插装平衡阀静、动态特性以及平衡回路的稳定性进行分析和研究，为设计、选择和优化插装阀结构参数提供必要的理论依据，也为增强整个系统稳定性和可靠性奠定基础。（2）对插装平衡阀的结构进行改进，性能进行优化 1)通过分析计算，确定插装平衡阀内部结构的尺寸范围，用Fluent流体软件对插装平衡阀内部流场进行静态分析，用AEMSim软件对插装平衡阀进行动态分析,并最终得流量，压力特性曲线。 2)通过正交试验，对影响插装平衡阀性能的各种因素对比分析，最终找到影响插装平衡阀性能的最主要因素。改进插装平衡阀的内部流道结构和选取合适的弹簧刚度，使插装平衡阀压力特性，流量特性以及稳定性等性能达到最佳。

关键词：插装平衡阀平衡回路 AMESim Fluent 正交试验法