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采伐机负载敏感液压回路仿真研究

更新时间:2009-03-28

林木采伐机能够完成多种作业,如集材、打枝、短距离运输等,可大大降低人力和节省成本,因此倍受商家的青睐[1-2],而且林木采伐机的发展也大大推动了林木机械的发展[3]。采伐机的工作离不开液压控制,如负载敏感系统(Load Sensing System),现在的大多数的工业机械都离不开该系统[4],其主要包括油源和控制部分两个方面,在林木领域采用负载敏感控制能够减少采伐机工作时系统的发热,缩小整机结构,同时还可以节省能源,因此其成为当前应用和研究的一大热点[5]

2.2 NPVC的诊断方法 NPVC的诊断方法多样,超声、CT及磁共振成像扫描对肿物性质的初步判断、始发部位、体积及扩展范围等方面有重要意义[15]。超声结果主要表现为腹盆腔内局限性的无回声或低回声区,囊肿内部存在钙化灶者也可表现为高密度影,部分肿物与腹部大血管关系密切,不易甄别者可选择腹腔动脉造影检查,该项检查对判定囊肿性质也有一定的意义,囊肿较大压迫胃肠道者可选择全消化道造影检查,该检查可清晰显示受压器官的位置和程度。需要注意的是,仅依靠影像学检查并不充分,术中探查和快速病理活检是确诊部位与肿瘤性质的最终手段[16]。

1 负载敏感系统

负载敏感系统主要是根据收到的负载所需的压力、功率等信号,并将这些信号反馈到控制结构的敏感室,根据反馈的信号对压力进行调节,从而实现供油的正常运行,满足采伐机工作所需的负载压力等[6]。该系统可分为开中心和闭中心两部分,闭中心系统的工作原理是根据供油的流量进行衡量,所以经常用于油泵的控制元件,而开中心系统的工作原理则是以差溢流阀作为控制元件来保持流量恒定。

1.1 开中心负载敏感系统

开中心负载敏感系统如图1所示,包括定量泵、压力补偿器等。通常由节流阀、限压阀等组成系统的多路换向阀[7]。该系统的优点是灵敏度高,而且工作过程中零位压差低,跟负载压力无关,进行不同工作时工作阀可以实现同步运行,工作效率高[8];缺点是工作过程中要经常保持出口流量不变,进出口的负载压力要一致,从而导致能量的利用率不高[9]

1.2 闭中心负载敏感系统

闭中心负载敏感系统如图2所示,主要包括梭阀网络、补偿器、变量泵等。其特点是不用三通压力补偿器,通过压差调节泵代替就可以实现开中心负载敏感系统的功能[10]。该系统节省能源,在零位时只有补偿系统存在泄漏,泵的倾角几乎为零,阀没有运动,不存在泄漏问题。当有一联离开中位时,控制压力将始终低于泵的出口压力,所以泵的输出流量控制只需要提高负载压力即可[11],因此其能量的利用率高于开中心负载敏感系统[12]

  

图1 开中心负载敏感系统1.定量泵;2.定差溢流阀 ;3.定差减压阀;4.可变节流阀;5.第一梭阀网络;6.限压阀;7.第一级梭阀网络;8.系统限压阀

  

图2 闭中心负载敏感系统1.变量泵;2.系统限压阀;3.压力—流量敏感阀;4.定差减压阀;5.可变节流阀 ;6.第一级梭阀网络;7.限压阀;8.第二级梭阀网络

2 林业机械负载敏感系统

在公路桥梁建设中,基本上都是采用桩基础的形式,施工的方式就分为了预制桩和灌注桩两种,钻孔灌注桩就是灌注桩的主要成孔形式,这一技术的应用有着很多的优点,不受时间的控制,建造方式简单,能够节约建造材料和工程成本。但是也会出现一些问题,影响工程的质量和安全。就需要严格按照相关的施工顺序进行施工,钻孔灌注桩施工有五个大的步骤,分别是测定桩位并且埋设护筒,配置泥浆以及成孔,钢筋笼的制作,下放导管,混凝土的灌注。施工工艺比较复杂,而且质量控制难度较大。钻孔灌注桩技术应用好了不仅可以保证路基的稳定性,还可以提升公路桥梁的整体质量和安全性。

针对林业机械具有多种机构的特点,控制阀应采用多路阀。传统的多路换向阀在中间位置时,油流均通过迂回的中通油道及管路流回油箱。特别是对于大流量的换向阀,除了空负荷回油功率损耗外,由于多路阀是通过改变滑阀节流口来控制流量的,因此功率损耗较大,而且流量随负裁压力的变化而变化,操作时无确定的计量位置。采伐机采用开式液压系统,该系统由油箱、变量泵、多路换向阀、溢流阀、节流阀等组成,动作执行机构由大臂油缸、小臂油缸、伸缩臂油缸、回转马达、散热器和滤清器等组成,工作臂液压系统的工作原理如图3所示。

  

图3 工作臂液压系统工作原理

3 普通液压回路与负载敏感液压回路的仿真对比

在同等条件下,利用AEMsim对最基本的普通液压回路和负载敏感液压回路进行模拟仿真。普通液压回路如图4所示,负载敏感液压回路如图5所示。

[1] 杨春梅,赵洪元,宋文龙,等.间伐材伐区用小型抓木机的设计与分析[J].林业工程学报,2017,2(3):112-116.

  

图4 普通液压回路

  

图5 负载敏感液压回路

  

图6 两种回路液压缸压力、流量变化对比

由图6可以看出,负载敏感技术在减少液压系统能量损失方面效果明显,但负载敏感液压系统主要与流量和压力有关,不同回路将导致压力和流量的变化不同,这主要是由于流量是液压系统控制的变量,而压力则是由供油负载的情况而定,而且提供的功率是两者的乘积。所以,不管采用哪种回路方式,流量和压力都必须进行控制,这将直接关系到供油时功率的利用率。

[6] 陈随英,赵建军,毛恩荣,等.负载敏感变量泵结构建模与性能分析[J].农业工程学报,2017,33(3):40-49.

4 结束语

采伐机是林地采伐工作的重要工具,在采伐过程中工作臂的运行,特别是动臂、大臂等机构需要借助液压系统。引入负载敏感液压系统,建立最简单的普通回路和负载敏感回路模型进行仿真对比,结果表明,负载敏感液压系统有利于减少系统的能量损失,节省能源,提高采伐机的利用率和工作效率。

采伐机工作过程中工作臂的伸缩,以及大臂和动臂机构都具有多个自由度,必须借用负载敏感系统进行控制[13-14]。这些机构的工作环境恶劣,工作过程中需要频繁的制动、换向等动作,因此会受到较大的冲击和振动,所以对林木采伐机的液压控制设计要求极高。伐木头因采用逻辑控制装置或编程控制器实现有限点位的控制,因此其液压系统与一般的液压系统大致相同,只是由于对伐木头性能的特殊要求,对液压缸的使用寿命要求较长,在设计时应注意在确保密封性的前提下,尽量选用摩擦阻力小的密封件。采伐机工作时的振动和冲击较大,运动惯量大,所以必须在铰接定位处加装缓冲机构或锁定装置等。工作过程中因为要多个油缸同时工作,所以需添加蓄能器,使采伐机在加速运动时能瞬间得到较高的能量或能量储备。

对凌叔华与契诃夫关系研究较为系统的是吴惠敏的几篇文章,其中《试论契诃夫对凌叔华小说创作的影响》[9]一文认为,凌叔华受到来自契诃夫三方面的影响:一是题材与情节,二是戏剧式结构,三是讽刺幽默的艺术风格。《论契诃夫对凌叔华成名的助益》[10]则指出凌叔华的部分小说直接借鉴了契诃夫相关小说的情节,正是契诃夫的影响使她从1925年开始创作的小说风貌发生了很大变化。

利用软件对这两种回路进行模拟仿真对比,两种回路液压缸压力、流量变化对比如图6所示。

[2] 李鹏飞,秦江涛,刘举胜.基于模糊TOPSIS方法的采伐现场木材运输方案评价[J].森林工程,2017,33(1):59-65.

[3] 杨雪峰,李应珍,李湃,等.寒温带森林抚育工程作业验证评价的探讨[J].森林工程,2016,32(1):29-32.

[4] 刘庆修,田宏亮,凡东,等.Load Sensing Hydraulic System Simulation Analysis based on AMESim for GDY-2000L Engineering drilling rig[J].煤炭工程,2012,1(1):125-127.

[5] 东北林学院.木材运输学木材采运专业用[M].北京:中国林业出版社,1985.

观察两组患者护理后的血压、甘油三酯和总胆固醇以及纤维蛋白原的变化水平。利用日常生活活动能力评分表(ADL)对两组患者护理后的日常生活能力进行评分,分值为0~100分,分数越高表示活动能力越好。

[9] 刘朝池,王小刚,杨建波,等.A10VS071DFR柱塞式变量泵在某型接箍拧接机中的应用[J].液压气动与密封,2017,37(4):78-80.

[8] 冯婷,刘文广,胡显忠.基于AMESim的单泵多执行器负载敏感液压系统仿真分析[J].甘肃科学学报,2017,29(3):117-120.

[7] 力士乐公司.A11VLO变量泵[M].香港:博世力士乐,2007.

[10] 力士乐公司.Load-sensing Control Block[M].香港:博世力士乐,2007.

[11] 沈嵘枫,刘晋浩.林木采伐机工作臂的工作轨迹[J].福建农林大学学报:自然科学版,2009(4):212-217.

参考文献

[12] 沈嵘枫,张小珍.采伐机工作臂油缸的设计及其运动分析[J].福建农林大学学报:自然科学版,2017,46(1):115-120.

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[13] 刘洋,杨铁滨,卢杰,等.基于Pro/ENGINEER的伐木机起重臂虚拟样机设计[J].西部林业科学,2017(1):96-100.

(1) 测试时间——一般分两个阶段开展:第一阶段跟随AW3列车跑车测试,时间预计为1 d;第二阶段跟随AW0列车试运行高密度跑车测试,时间预计为1 d。同时,应在线路开通前满足基本行车安全保障的各项要求。

[14] 刘德发,汪振凤.采伐联合机机械手结构的振动特性研究[J].林业机械与木工设备,2018,46(1):31-34.

“这就是我们的扑克游戏,你们可以在本学期随意使用。”盛旦老师说完,查理就成了第一个使用扑克牌的人。他掏出一张“可以随时随地放声歌唱牌”,开始正大光明地唱起歌来。唱完后,盛旦老师走过来把查理这张扑克牌收走了。查理后来还用了可以睡懒觉牌、迟到牌等,很快他手上的牌都快用光了。

 
高锐,张小珍,许浩,沈嵘枫,陈志强
《林业机械与木工设备》2018年第05期文献

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