登高车多能量域耦合机电液系统的特点???    广州从化登高车出租,  广州登高车出租,  登高车出租      作为系统中的核心动力与执行元件，轴向柱塞泵/马达极端工况下表现出的效率下降、性能退化、非线性动力学特征明显等问题，严重制约了设备向高压、高速、高精度等方向发展。本文在建立柱塞泵/马达全耦合动力学模型基础上，从耦合界面动力学行为上对压力脉动加剧、效率下降等性能退化现象的机理进行了分析。研究满足学科基础理论和工程实际的迫切需求，主要工作如下：针对柱塞设备传统动力学模型普遍存在恒压力、定转速等假设条件，缺乏对全耦合特性的综合分析能力，提出了一种数组键合图建模方法，建立了柱塞设备键合图模型，进行了柱塞-滑靴子系统摩擦学与动力学解耦分析，定义了能量损耗因子，最终导出柱塞设备全耦合动力学模型。研究结果表明，稳态下柱塞惯性力产生的库伦摩擦力总体上不损耗能量，所定义的能量损耗因子表征了柱塞-滑靴子系统能量转换过程中的损耗程度。为降低模型刚性比，提高解算效率，提出了无量纲化的模型处理方法，建立了柱塞泵参数化仿真模型，揭示了全耦合动力学特性。研究结果表明，柱塞腔流量倒灌与射流是导致流量脉动加剧的主要原因；高压高速下流量脉动加剧，柱塞腔压力冲击明显，柱塞副库伦摩擦力变化剧烈。全耦合动力学分析结果与已有研究结果吻合，模型有效性和正确性得到了验证。根据内泄和流量冲击随运行参数的变化规律，揭示了柱塞马达流量与压力脉动机理。研究结果表明，流量脉动随转速的升高而加大，压力脉动随转速的升高而减小，流量与压力脉动随压力的升高而加大。压力脉动仿真结果与实验结果吻合较好，机理分析的合理性和模型的准确性得到了验证。为实现模型降维简化，提炼用于参数识别的能量损耗估计模型，提出了基于VI功率构成分析的模型降维简化方法，将作为中间能量传递环节的柱塞腔子系统归纳为单纯的能量损耗单元。研究结果表明，简化模型与全耦合模型阶跃响应变化趋势基本吻合。实验结果表明：基于能量损耗估计模型识别出的系统参数取值合理；油液压缩和库伦摩擦是极端工况下柱塞设备能量损耗加剧的主要影响因素。提出基于正反问题相结合的柱塞设备效率特性建模方法，建立柱塞泵流量与转矩损失机理模型，分析系统参数非线性变化规律，确立复合参数经验公式，最终导出柱塞泵效率特性半经验参数化模型。研究结果表明：复合参数经验公式有效体现了油液有效体积弹性模量、库伦摩擦因数等系统参数非线性变化规律；柱塞泵效率下降以及容积效率和机械效率无法再次提升的根本原因是系统参数的急剧变化。理论分析与试验研究结果表明：极端工况下正常柱塞设备性能退化现象的产生是故障萌生与扩展的动力学内因；性能退化以及故障萌生的本质是环境与工况因素影响下系统参数或结构参数发生了变化；全耦合动力学模型为深入分析与评价柱塞设备综合性能提供了理论基础，有效利用压力脉动、能量损耗等运行状态信息，可为基于动力学正反问题相结合的柱塞设备性能退化以及故障演化定量分析提供理论支持。

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       发展提高大功率高耗能重型设备运行效率及可靠性的新理论、新方法和新技术，具有重大的理论研究意义与工程应用价值。采矿、冶金、制造、工程建设、船舶运输等国家经济建设重点领域中的大功率高耗能重型设备，如矿山机械、连轧机、锻造机、注塑机、大型挖掘机、大型装载机、大型起重机、大型盾构掘进机等，无不是集机、电、液和控制于一体的多能量域耦合系统。大功率高耗能重型设备在国民经济发展中处于举足轻重的地位，起到至关重要的市场经济带动作用，然而高耗能以及低效率使其占有较大的能源消耗份额，加大了能源供给负担，如大型盾构掘进机功率数千千瓦，效率却不高于70%。以上种种复杂机电液设备大都采用液压传动与控制技术，然而液压传动系统虽功率密度大、适应性强，但效率低下、可靠性差，尤其是极端工况下表现出的效率下降、性能退化、非线性动力学特征明显等问题5，制约了液压传动系统向大型、集成、高压、高速等方向发展。极端工况下的节能环保、性能可靠等问题是大力发展大功率、低能耗、高性能复杂机电液设备所面临的共同挑战。多年以来从关键元件和系统全局两个层面，从结构设计和优化控制两个方向分别开展大量理论与技术研究工作，以期在提高液压传动系统全工况效率的同时保障系统的可靠性。液压传动与控制技术的节能发展历程是以关键元件的技术创新和控制方法的优化为历史结点，据此将其分为5个阶段：1）节流阀控制；2）负载敏感阀控制；3）负载敏感泵控制；4）变排量泵控制；5）变转速泵控制7。

       20世纪80年代，伴随着电机变频技术的出现，国内外研究人员开始将变频调速技术引入液压传动系统并称之为变转速液压技术8，液压传动与控制技术已从能量过程调节方式过渡至能量始端调节方式，研究对象更偏重于液压动力源。大量研究结果已表明变转速泵控液压系统规避了柱塞泵变排量介质敏感、低排量效率低等局部问题，具有效率高、可靠性高、结构简单、调速范围宽的技术优势，但也呈现出许多负面现象如：控制精度和速度刚度低、响应速度慢、低速稳定性差以及启动换向冲击明显等问题。实际上这些负面现象均不同程度存在于液压传动与控制技术发展的各个阶段，只是不同阶段所解决的关键问题不同，例如负载敏感阀控制主要解决了控制精度差的问题。液压传动系统这些性能缺陷之所以被凸显出来，直接原因是变转速泵控技术是以节能为根本目的，忽视了前4个阶段液压控制技术在弥补液压系统性能缺陷中所起的关键作用，但根本原因是变转速泵控系统控制环节中加入了变频电机，控制方式变为变频调速，伴随着液压动力源转速的变化，控制精度和速度刚度低、响应速度慢、低速稳定性差、非线性动力学特征等现象被进一步放大。

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