非对称柱塞泵直驱挖掘机液压缸控制特性研究
非对称液压缸的动态特性仿真研究_郝前华
第 6期
郝前华等 :非 对称液压缸的动态特性仿真研究
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由铲斗自重 通过 连杆 传 递到 活塞 杆上 的 负载 力 FL′。 该 负 载力 FL′与铲 斗液 压 缸瞬 时 长度 L有 关 [ 10] 。 为简化分析 , 假设在时间 t=0时 , 对液压缸输入一阶跃负载力 FL =2 500 N, 同时输入一阶跃 流量 Q1 =110 L/min。
第 6期
郝前华等 :非 对称液压缸的动态特性仿真研究
9 85
现加速或减速的瞬态过程 。非对称液压缸的动态特性分析就是对这一瞬态过程中的输出压力和活塞运 动速度变化进行分析 [ 4] 。对液压系统的动态特性 , 国内有很多学者做了研究 。罗艳蕾 [ 5] 对液压节流调 速系统动态特性进行了仿真 , 崔昊等 [ 6] 对一开关型阀控液压缸进行了仿真与优化 , 史显忠等 [ 7] 对由对
根据式 (7)、(8)可求得外负载和流量单作用下液压缸活塞的速度 , 根据式 (9)、(10)可求得外负载 和流量单作用下液压缸工作腔的输出压力 。在外负载和流量的共同作用下 , 由叠加原理可知 , 液压缸的 输出压力和速度是它们单独作用于液压缸所引起的输出之和 。
根据式 (5)、(6)和图 2非对称液压缸方框图 , 在 MATLAB软件中建立铲斗液压缸仿真模块图 , 如图 3所示 。
质量 (kg);u为非对称液压缸活塞运动速度 (m/s);B为
粘性阻尼系数 (N· s/m);FL为负载力 (N)。 非对称液压缸工作腔的流量连续方程 [ 4]
图 1 非对称液压缸 ——— 负载系统 Fig.1 Theloadedsystem ofasymmetrical
Q1 =A1 u+CiP1 +Vβe1 ddPt1 ,
非对称轴向柱塞泵变排量控制特性分析
非对称轴向柱塞泵变排量控制特性分析张婉茹;熊晓燕;黄家海;罗刚;成杰【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2017(000)002【摘要】非对称轴向柱塞泵直接闭式控制单出杆液压缸系统具有结构紧凑、能效高和噪声低的优势,其排量控制特性直接影响泵控系统运行特性.基于此,提出基于斜盘摆角位移反馈的排量控制方案,根据电液比例排量调节工作原理,考虑弹性负载刚度及外负载力干扰的影响,建立了非对称轴向柱塞泵的变排量控制系统模型.通过MATLAB/Simulink仿真分析了不同活塞直径、负载刚度、斜盘摆角、负载压力对泵的出口流量动态特性的影响.仿真结果表明,减小液压缸活塞直径、增大负载刚度可以加快响应速度;增大负载压力可以提高响应稳定性.通过实验验证了仿真结果正确性,实验表明非对称泵的变排量工作性能稳定可靠.【总页数】6页(P11-16)【作者】张婉茹;熊晓燕;黄家海;罗刚;成杰【作者单位】太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州730070;太原科技大学机械工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TH137.7【相关文献】1.排量控制阻尼孔对轴向柱塞泵动态响应特性的影响分析 [J], 李和言;路华鹏;马彪2.变排量非对称轴向柱塞泵控制特性分析 [J], 黄家海;贺伟;郝惠敏;权龙3.变排量非对称轴向柱塞泵动态特性分析 [J], 贺伟; 黄家海; 郝惠敏; 权龙4.变排量非对称轴向柱塞泵控制性能分析 [J], 杨迦迪;赵斌;武兵;王君;兰媛5.变转速变排量双控轴向柱塞泵脉动特性及噪声研究 [J], 闫政;权龙;黄家海因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《挖掘机分布式泵控液压系统特性研究》范文
《挖掘机分布式泵控液压系统特性研究》篇一一、引言随着现代工程机械的快速发展，挖掘机作为一种重要的土方工程机械，其性能和效率的提升成为了研究的热点。
其中，液压系统作为挖掘机的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整机的作业效率和稳定性。
分布式泵控液压系统作为一种新型的液压控制技术，具有诸多优势，如能提高能量利用效率、减少液压冲击等。
因此，对挖掘机分布式泵控液压系统特性的研究具有重要的理论意义和实际价值。
二、挖掘机分布式泵控液压系统的基本原理与构成挖掘机分布式泵控液压系统主要由多个液压泵、控制系统、执行元件等组成。
其中，每个液压泵都独立地控制着挖掘机的一个或多个动作，通过控制系统实现多个液压泵的协同工作，以达到最佳的作业效果。
其基本原理是通过传感器实时监测挖掘机的工作状态和需求，将信息传输至控制系统，控制系统根据这些信息作出判断，并控制相应的液压泵进行工作。
三、挖掘机分布式泵控液压系统的特性分析（一）高效率性分布式泵控液压系统能够根据挖掘机的工作需求，实时调整液压泵的工作状态，使液压系统始终处于高效工作区。
同时，由于每个液压泵都独立工作，可以避免传统液压系统中出现的能量损失和液压冲击等问题，从而提高整个液压系统的效率。
（二）灵活性分布式泵控液压系统具有很高的灵活性，可以方便地实现多种动作的协调和配合。
通过控制系统的智能控制，可以实现挖掘机在不同工况下的自动适应和调整，从而提高作业效率和作业质量。
（三）可靠性分布式泵控液压系统采用模块化设计，每个模块都具有独立的功能和保护措施，当某个模块出现故障时，不会影响整个系统的运行。
同时，系统的自诊断功能可以实时监测系统的运行状态，及时发现并处理故障，保证系统的可靠性和稳定性。
四、挖掘机分布式泵控液压系统的应用与发展趋势（一）应用现状目前，挖掘机分布式泵控液压系统已经广泛应用于各种工程机械中，特别是在对作业效率和稳定性要求较高的场合，如建筑工地、矿山等。
通过应用分布式泵控液压系统，可以有效提高工程机械的作业效率和稳定性，降低能耗和成本。
变排量非对称轴向柱塞泵控制特性分析
《挖掘机分布式泵控液压系统特性研究》范文
《挖掘机分布式泵控液压系统特性研究》篇一一、引言随着现代工程机械技术的飞速发展，挖掘机作为典型的土方工程机械，其液压系统设计直接影响设备的作业性能、工作效率及能效比。
其中，分布式泵控液压系统是当前挖掘机领域的重要技术研究方向，其通过采用多路独立控制的液压泵，实现挖掘机各执行机构的独立控制，有效提高了挖掘机的作业效率和动力性能。
本文旨在研究挖掘机分布式泵控液压系统的特性，为相关技术研究和应用提供理论支持。
二、挖掘机分布式泵控液压系统概述挖掘机分布式泵控液压系统是一种先进的液压控制系统，它通过多个独立的液压泵来控制挖掘机各执行机构的动作。
该系统具有较高的控制精度和灵活性，可以满足挖掘机在不同工况下的作业需求。
同时，分布式泵控液压系统还能有效降低设备的能耗，提高挖掘机的能效比。
三、挖掘机分布式泵控液压系统特性分析1. 独立控制特性分布式泵控液压系统采用多路独立控制的液压泵，每个液压泵都配备独立的控制系统，可以实现各执行机构的独立控制。
这种独立控制特性使得挖掘机在作业过程中能够根据实际需求灵活调整各执行机构的动作，提高作业效率。
2. 高控制精度分布式泵控液压系统采用先进的电液比例控制技术，可以实现高精度的控制。
通过精确控制液压泵的流量和压力，可以确保挖掘机各执行机构的动作准确、平稳，提高作业质量。
3. 节能环保相比于传统的液压控制系统，分布式泵控液压系统具有较高的能效比。
通过优化液压系统的设计，可以有效降低设备的能耗，减少排放，符合当前节能环保的要求。
4. 适应性强分布式泵控液压系统可以适应不同工况下的作业需求。
在面对复杂的土方作业环境时，该系统能够根据实际需求调整各执行机构的动作，保证设备的稳定性和可靠性。
四、挖掘机分布式泵控液压系统的应用及发展趋势目前，挖掘机分布式泵控液压系统已广泛应用于各类挖掘机中。
随着技术的不断发展，该系统的控制精度和能效比将不断提高，进一步推动挖掘机行业的发展。
未来，挖掘机分布式泵控液压系统将更加注重智能化、自动化和绿色化的发展方向，为工程机械行业带来更多的创新和突破。
《挖掘机动臂泵控集成液压缸系统特性研究》
《挖掘机动臂泵控集成液压缸系统特性研究》篇一一、引言挖掘机作为现代工程机械的重要设备，其动臂系统的性能直接关系到设备的整体效率和作业精度。
近年来，随着液压技术的不断进步，泵控集成液压缸系统在挖掘机动臂系统中得到了广泛应用。
本文旨在研究挖掘机动臂泵控集成液压缸系统的特性，分析其工作原理、性能参数及影响因素，为进一步优化系统设计和提高设备性能提供理论依据。
二、系统工作原理挖掘机动臂泵控集成液压缸系统主要由液压泵、控制器、集成液压缸、传感器等组成。
系统通过控制器对液压泵进行控制，实现动臂的升降和定位。
具体工作原理如下：1. 液压泵：液压泵是系统的动力源，通过电机驱动，将机械能转化为液压能，为系统提供压力和流量。
2. 控制器：控制器根据操作人员的指令和动臂的实际情况，对液压泵进行控制，调节动臂的升降速度和位置。
3. 集成液压缸：集成液压缸是动臂的驱动装置，通过液压油的压力和流量，实现动臂的升降和定位。
4. 传感器：传感器实时监测动臂的位置、速度、压力等参数，为控制器提供反馈信息，保证系统的稳定性和可靠性。
三、系统性能参数及影响因素挖掘机动臂泵控集成液压缸系统的性能参数主要包括动力性、稳定性和可靠性等方面。
影响系统性能的因素主要包括以下几个方面：1. 液压泵的性能：液压泵的输出压力和流量直接影响到系统的动力性和稳定性。
因此，选择合适的液压泵对于提高系统性能至关重要。
2. 控制器的精度：控制器的精度直接影响到动臂的定位精度和响应速度。
高精度的控制器可以保证动臂在各种工况下都能快速、准确地响应操作指令。
3. 集成液压缸的性能：集成液压缸的密封性能、刚度和耐磨性等性能参数直接影响系统的稳定性和可靠性。
因此，选择高质量的集成液压缸对于提高系统性能具有重要意义。
4. 传感器精度：传感器实时监测动臂的位置、速度、压力等参数，为控制器提供反馈信息。
传感器的精度直接影响系统的稳定性和可靠性。
因此，选用高精度的传感器对于保证系统性能具有重要意义。
《挖掘机动臂泵控集成液压缸系统特性研究》
《挖掘机动臂泵控集成液压缸系统特性研究》一、引言挖掘机作为现代工程建设的核心设备，其动臂系统的性能直接关系到挖掘效率与作业精度。
随着液压技术的不断进步，动臂泵控集成液压缸系统成为了提升挖掘机动臂系统性能的关键。
本研究以挖掘机动臂泵控集成液压缸系统为研究对象，分析其系统特性，为进一步优化其性能提供理论依据。
二、系统构成与工作原理挖掘机动臂泵控集成液压缸系统主要由液压泵、动臂缸、控制系统等部分组成。
其中，液压泵为系统提供动力，动臂缸实现动臂的升降动作，控制系统则负责整个系统的协调工作。
在工作过程中，液压泵将机械能转化为液压能，通过管道输送到动臂缸。
动臂缸内的液压油在压力作用下推动活塞运动，从而实现动臂的升降。
控制系统根据动臂的升降需求，调节液压泵的供油量及压力，以实现动臂的精确控制。
三、系统特性分析1. 动力性能：挖掘机动臂泵控集成液压缸系统的动力性能主要取决于液压泵的供油能力。
在保证足够供油量的前提下，系统能够提供稳定的动力，保证动臂的快速升降。
2. 控制性能：控制系统是挖掘机动臂泵控集成液压缸系统的核心。
通过精确控制液压泵的供油量及压力，控制系统能够实现动臂的精确升降，提高作业精度。
3. 液压缸性能：动臂缸作为执行元件，其性能直接影响整个系统的性能。
动臂缸应具备较高的密封性能、承载能力和运动平稳性，以保证动臂的升降精度和速度。
4. 集成性能：挖掘机动臂泵控集成液压缸系统通过集成设计，将液压泵、动臂缸、控制系统等部分紧密结合，提高了系统的整体性能。
集成设计能够减小系统体积，降低能耗，提高系统的可靠性。
四、研究方法与实验结果本研究采用理论分析、仿真模拟和实验测试相结合的方法，对挖掘机动臂泵控集成液压缸系统进行深入研究。
通过建立系统的数学模型，分析系统的动态特性；利用仿真软件对系统进行仿真模拟，验证理论分析的正确性；最后通过实验测试，对系统的实际性能进行评估。
实验结果表明，挖掘机动臂泵控集成液压缸系统具有较好的动力性能、控制性能和液压缸性能。
《非对称轴向柱塞泵变排量研究》范文
《非对称轴向柱塞泵变排量研究》篇一一、引言非对称轴向柱塞泵作为一种重要的流体传动装置，广泛应用于各种工业领域。
随着现代工业的快速发展，对泵的排量调节性能提出了更高的要求。
因此，对非对称轴向柱塞泵的变排量技术进行研究，不仅有助于提高泵的工作效率，还能满足不同工况下的需求。
本文将针对非对称轴向柱塞泵的变排量技术进行深入研究，分析其工作原理及影响因素，并提出优化策略。
二、非对称轴向柱塞泵概述非对称轴向柱塞泵是一种通过轴向柱塞驱动液体流动的装置。
其结构特点为柱塞与缸体之间的非对称布置，使得泵在运行过程中能够产生较高的压力和流量。
这种泵具有较高的工作效率和良好的自吸能力，广泛应用于液压传动系统。
三、变排量技术研究（一）工作原理非对称轴向柱塞泵的变排量技术主要通过改变泵的排量来实现。
排量的改变可以通过调整柱塞的数量、行程或角度来实现。
通过改变这些参数，可以调整泵的输出流量和压力，从而满足不同工况下的需求。
（二）影响因素1. 液压系统的工作压力：工作压力直接影响泵的排量和输出流量。
在一定的范围内，增加工作压力可以提高泵的排量和输出流量。
2. 泵的结构参数：如柱塞数量、行程和直径等参数，都会对泵的排量和输出性能产生影响。
合理的结构参数设计对于提高泵的性能至关重要。
3. 工作介质特性：工作介质的粘度、温度等特性也会影响泵的排量和性能。
需要根据实际工作条件选择合适的工作介质。
（三）优化策略1. 智能控制技术：通过引入智能控制技术，实现泵的排量自动调节，根据实际需求自动调整泵的输出性能。
2. 优化结构设计：通过优化泵的结构设计，如改变柱塞的排列方式、采用更合理的缸体结构等，提高泵的排量和效率。
3. 材料选择：选择合适的材料，如高强度材料和耐磨材料，提高泵的耐用性和可靠性。
四、实验研究与分析为了验证非对称轴向柱塞泵变排量技术的有效性，我们进行了大量的实验研究。
实验结果表明，通过调整柱塞的数量和行程，可以有效地改变泵的排量和输出性能。
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非对称柱塞泵直驱挖掘机液压缸控制特性研究
经过20多年的发展，虽然泵控单出杆液压缸技术取得了许多进展，但对于单出杆液压缸面积差造成的流量不对称问题，依然没有好的解决方案，尤其在用于挖掘机液压缸等负载力大小和方向频繁变化的系统时，对称泵控回路存在液压缸速度和压力突变、系统稳定性差等问题，影响实际的应用。
因此研究一种稳定可靠、能够匹配单出杆液压缸流量差的泵直驱单出杆液压缸回路具有重要的应用意义。
标签：泵控缸，非对称柱塞泵，挖掘机斗杆，单出杆液压缸
在实际工程机械领域，由于大部分的液压缸负载力大小及方向均是时变、不可测的，对于采用对称泵控回路时，存在速度突变和压力波动，系统实际控制性能较差。
而通过理论分析可知，非对称泵控单出杆液压缸回路可以解决这一问题，并且通过试验测试证明了在恒定负载工况下系统具有良好的运行特性，进一步地，本文以挖掘机液压缸为研究对象，对系统的变负载控制特性及能耗特性进行了研究。
1 斗杆运行控制策略
在液压挖掘机中，液压缸控制系统一般是以液压缸速度为控制量构成的开环控制系统。
驾驶员通过目测距离，控制手柄幅度给定挖掘机液压缸运行的目标速度信号，目标速度信号经过比例放大器转换为电机转速信号，电机转速信号通过电机自身的速度闭环向柱塞泵提供扭矩平衡负载转矩，使柱塞泵工作在某一转速，从而控制柱塞泵的输出流量，柱塞泵输出流量与液压缸容腔面积相乘就得到了液压缸的运行速度。
此外要达到高效工作，要求机械臂远离工作点时高速运行，在工作点附近低速运行，其控制原理方框图如图1所示。
但仅对系统速度进行开环控制，无位置精度、抗扰特性差，只适用于无位置要求的人工操作环境，不能满足自动挖掘要求。
针对这一问题，通过采用位置闭环设计目标速度，速度负反馈提高控制精度、系统抗干扰性和速度前馈提高系统动态响应，实现挖掘机斗杆的位置
-速度双变量精确控制，其系统控制方框图如图2所示。
从图中可知，系统若人工操作，则可去掉位置闭环，只对速度进行负反馈及前馈控制，此方式可使斗杆按手柄给定速度精确运行，系统抗干扰性强;若进行自动挖掘，则控制器首先根据目标位置与实际位置偏差计算运行过程中的目标速度，然后通过检测实际速度与目标速度差值，进行速度负反馈及前馈动态补偿，实现系统位置闭环，实现挖掘机自动挖掘。
2 回路速度特性
根据图回路模型原理、图1所示速度开环控制策略，负载力大小及方向发生变化时，非对稱泵和对称泵控斗杆液压缸的速度控制特性曲线如图3（a）、3（b）所示。
从图中目标速度曲线可以看出，在0-2.5 s、9-11 s 及17.5-20 s 时间段，液压缸处于静止状态，在 2.5-9 s 时间段，液压缸活塞杆伸出，在11-17.5 s 时间段，液压缸活塞杆收回。
当采用对称型柱塞泵控制挖掘机斗杆液压缸时，液压缸速度在5 s 由0.2m/s突变为0.1m/s，在12.5 s
液压缸速度又从0.1m/s 突变为0.2m/s，是系统的速度控制特性无法达到要求。
这是由于在5 s 及12.5 s 时，斗杆液压缸负载力方向发生变化，控制容腔改变，而在对称柱塞泵转速不变、进出油口流量相同条件下，单出杆液压缸两腔面积不同，在控制容腔改变时造成液压缸速度突变;而当采用非对称柱塞泵时，因其本身为非对称配流，进出油口流量比例与液压缸任意速度下两腔流量比例相匹配，在控制容腔改变时，流量相应变化，液压缸各工况下速度相同，不会出现速度突变。
3 管路参数对液压缸速度特性影响
在“临界流量”匹配状态下，设定软管的体积弹性模量β为100mPa 并进行仿真，得到软管长度分别为1m、3m、5m时，液压缸速度特性曲线如图4（a）、（b）所示，其中图（a）为液压缸完整速度曲线，图（b）为液压缸加速伸出和加速收回时速度曲线的局部放大图。
从图中曲线可以看出，软管长度l 分别为1m、3m和5m时，液压缸加速伸出速度震荡幅值分别约为0.01m/s、0.03m/s 和0.05m/s;液压缸加速收回速度震荡幅值分别约为0.005m/s、0.008m/s 和0.015m/s。
从数据结果能够看出，软管越长，液压缸加速伸出和收回时产生的速度震荡越剧烈，并且速度稳定时间也会变长。
在相同条件下，设定软管长度l为5m，软管体积弹性模量分别为100mPa、200mPa、
300mPa 并进行仿真，得到不同体积弹性模量时液压缸的速度变化曲线如图5所示。
从图中曲线可以看出在液压缸加速伸出，软管弹性模量β分别为100mPa、200mPa 和300mPa 时，液压缸加速伸出速度震荡幅值分别约为0.069m/s、0.041m/s 和0.029m/s;液压缸加速收回速度震荡幅值分别约为0.022m/s、0.013m/s 和0.01m/s。
从数据结果能够看出，软管体积弹性模量越大，液压缸加速伸出和收回时的速度震荡越小，系统越稳定。
通过对不同软管长度及体积弹性模量的分析，说明在泵控系统中应尽量减小软管使用，在不可避免的条件下，应尽量选用体积弹性模量大的软管。
研究结果表明：与对称泵控单出杆液压缸相比，所提出的非对称柱塞泵控单出杆液压缸回路在恒负载与变负载工况下均可获得良好的控制特性，在负载力大小和方向发生变化时，液压缸速度无突变。
通过改变伺服电机旋转方向，即可使单出杆液压缸获得对称的伸出和收回速度，极大简化了系统控制策略，同时系统节能效果也非常显著。
参考文献
【1】[张红娟权龙，李斌. 注塑机电液控制系统能量效率对比研究[J]. 机械工程学报，2012，48（8）：180-187.
【2】赵虎，张红娟，权龙，等.非对称泵控差动缸速度伺服系统特性[J]. 机械工程学报，2013，49（22）：170-176.。