多孔同心式液压脉动衰减器采用穿孔管作为压力脉动的衰减部件,通过改变穿孔管的阻抗特性,避开系统的流固耦合谐振点。传统的衰减器在低频段衰减效果良好,但在中频和高频效果欠佳。通过改变穿孔管内部穿孔段的孔径、管壁厚度、穿孔率来优化衰减器在中频和高频段的衰减效果。在LMS Virtual. Lab Acoustics的管道声学有限元模块中应用了传递导纳函数,通过常温下衰减器的传递损失计算,得到衰减器在中频和高频段良好的衰减性能,并通过两负载法进行实验论证。

对流场中空化现象进行数值模拟时,需要捕捉空泡生成发展到溃灭的过程以及该过程在流场中发生的位置。以阻尼孔淹没水射流为研究对象进行数值模拟时,考虑到水和水蒸气相变过程中两相具有压缩性,选择使用多相流混合模型并加入带有压缩性的正压方程进行描述。湍流模型选择kOmegaSST模型,对近壁面逆压梯度预测更准确,便于捕捉附着型空化现象。方程求解方法采用PIMPLE算法,在求解过程中每一个时间步内的变量根据情况采用不同的离散方法以达到稳定求解。数值模拟结果表明该方法可以捕捉到喉管处由于速度突变引起压力变化产生的附着空化,同时可以很好捕捉到喷嘴处与下游空泡的产生发展和溃灭过程。

考虑液压缸杆密封研究方面,目前主要是分析单密封初始阶段的密封性能,企业在生产制造中主要采用串联密封结构,以增强密封性能,考虑密封圈材料退化、工况和密间隙等因素,利用有限元软件分析比较串联密封结构与单密封的接触应力和密封圈承受应力随时间变化的情况,将密封圈应力变化与可靠性模型相结合,分析计算串联密封结构的时变可靠性,仿真和计算结果表明,串联密封可靠性优于单密封,在密封间隙压力在不大于工作油压时,封间压力变化对串联密封可靠性影响不显著。

密封技术在各个行业中都有重要应用。在电子产品中,多采用过盈装配的橡胶圈进行密封,该方法简单可靠。在运动机构中使用橡胶圈进行密封,橡胶圈与运动组件之间的摩擦力会增加运动机构的负载,导致运动机构卡滞。使用有限元方法分析了密封圈形状、尺寸参数和过盈量等对密封性能的影响,提出了降低摩擦力和优化密封性能的方法。降低弹出与收回过程的摩擦力的差值,以及减小局部接触正压力,可以在满足密封性能的前提下,减小摩擦力。降低摩擦力随过盈量变化的速度,可以减小加工误差、装配误差和热变形等引起的摩擦力变化。

主要研究斜盘式轴向柱塞泵的快速响应特性,通过建立斜盘组件的数学模型,控制转动惯量、变量活塞腔压力、变量活塞腔截面积等参数进行计算分析,并进行试验验证,试验结果与数学模型分析一致。试验结果表明斜盘组件转动惯量越小、变量活塞腔压力越高、变量活塞腔截面积越大,轴向柱塞泵的快速响应特性就越好;但随变量活塞腔截面积增加,变量过程供油流量增大,将影响斜盘式轴向柱塞泵的快速响应特性。

以某型挖掘机行走装置用斜盘式轴向柱塞马达为研究对象,基于AMESim结合马达机械原理、结构参数以及液压系统原理,搭建马达整机AMESim模型,仿真分析马达变量压力和自动变量压力,并同试验对比分析,验证了仿真模型的正确性。对研究和改善马达性能,缩短研发周期,具有重要意义。

航空发动机是飞机非常重要的动力装置,针对电液伺服动力驱动机构非线性和耦合性特征,在航空发动机电液伺服动力驱动机构系统结构基础上,对电液伺服动力驱动机构相关组件进行非线性特征分析,构建电液伺服驱动力矩最优化分配目标函数,提出了动态参数自适应调节和目标驱动力矩动态规划相结合的复合控制方法,利用航空发动机电液伺服系统硬件在环测试环境对复合控制方法进行试验验证,试验结果表明,所设计的复合控制方法能够提升系统的稳定性和可靠性。

在工程设计及应用过程中,有配合要求的且材料不同的零件之间,常常因为轻量化要求、强度要求、泄漏量要求等,因在不同温度下,两者的配合间隙会发生较大变化,使得产品在工作时配合处容易超出设定的配合间隙值,从而不能满足产品性能指标,影响使用。以某自动变速器出现的闭锁工况空损偏大问题为导向,首先对油液有密封要求的配合面进行径向间隙实测,再以实测值开展在工作温度时的间隙量及泄漏量的理论计算;然后运用 Ansys Workbench有限元分析软件进行热固耦合-力学分析,将径向间隙值与理论计算值进行对比分析,结果基本一致,证明理论计算的准确性;最后进行优化改进并进行试验对比验证,证明原因分析和改进措施的正确性,为今后不同膨胀系数材料的径向配合间隙的优化设计提供参考和依据。

针对当前锚杆支护时工作状态的非线性和不可预测性等问题,探讨了基于多参数输入与输出高斯过程回归的锚杆支护状态预测的可行性。首先,介绍了锚杆支护过程的电液控制原理与主要控制参数;其次,推导了高斯过程回归数学模型;最后,通过试验仿真,将采集的数据分为70%训练集和30%测试集,使用径向基核函数,通过最大边缘似然方法自动获取超参数,以多元化评价指标,对比预测值和实际值,验证了预测方法的有效性。结果证明基于多参数输入与输出高斯过程回归算法,对锚杆支护状态的预测结果具备一定的参考价值,其预测结果在可接受范围内。后续考虑通过增加边界条件,自动过滤非理想预测点,提高方法预测效率和预测准确率。

针对石油储罐呼吸阀在线校验问题,比较了离线和在线校验两种方法的优劣。研究了基于压差法和力值法的在线校验方案;设计了基于力值法的在线校验装置,实现大口径呼吸阀在线运行状态下,利用外力顶升阀盘开启。通过阀盘当量密封面积、顶升力以及系统压力,计算呼吸阀呼出压力和吸入压力。

针对起重机落幅过程中油缸载荷变化大和手动恒速落幅控制存在落幅恒速性能差、操作强度高的问题,提出了起重机落幅速度的积分分离PID闭环自动恒速控制,消除油缸载荷大范围变化对恒速落幅控制性能的影响,提高起重机产品的操控舒适性和竞争力。以某型履带式起重机落幅系统为研究对象,首先搭建了变幅平衡阀AMESim仿真模型,对不同先导压力下的平衡阀压差-流量特性进行仿真和实验验证;在此基础上进行整个落幅系统的机电液联合仿真建模,通过仿真和实验验证采用积分分离PID闭环控制方法可使落幅角速度误差控制在5%以内,满足起重机恒速落幅系统设计的要求,为起重机落幅系统的优化设计和性能提升提供理论和技术参考。

多孔式缓冲液压缸作为一种被动控制、无需外部能源输入的缓冲装置,日趋应用于越来越多的大功率重载缓冲工况。以某重载特种机械提出的到位缓冲需求为基础,通过对多孔式缓冲液压缸的阻尼力进行数学建模、仿真分析和试验验证,对比研究了其缓冲效果,最后结合实际工况,验证了其缓冲效果的可靠性。

远海油气转驳技术是我国海洋油气田开采的关键技术之一,但面对极端恶劣海况,超深海平台及核心零部件高可靠性和超长寿命服役仍是世界技术难题,高性能长寿命密封系统与元件是行业的“卡脖子”技术难题,需要从相关基础理论研究、技术开发、工程应用等方面实现全面突破。从油气转驳输送技术、高压密封劣化特性、极端环境密封失效规律研究等3个方面,概述了远海油气转驳装备的高性能密封技术研究进展,并对深远海转驳装备的密封理论、技术研究趋势作出展望。

介绍升船机转运系统和转运台车的组成,强调在转运系统智能分区分析和设计方法中需要采用液压技术来实现。

气缸在手动装配过程中,通常会出现一些常见失误,如操作顺序,选用工艺参数等方面。POKA-YOKE作为在过程失误发生之前即加以阻止的方法,可以为防错提供很好的指导方向。为了满足气缸的装配要求、工厂内部收益的需求,简要介绍了使用POKA-YOKE工具,杜绝气缸装配过程出现装配失误的问题。经过验证,较好地实现了装配过程,取得了预期效果。

在智能矿山液压重载机械臂的控制中,如果要实现远程控制,当前的控制器很容易受到外部随机噪声干扰,出现机械臂动作脱离控制的情况。为此,提出一种矿山液压重载机械臂远程控制器与滤波器设计方法。基于导线、控制器、收发器与终端电阻设计矿山液压重载机械臂CAN控制器,结合Gabor框架及傅里叶变换设计CAN通信控制器信号采集方法。通过引入小波包变换方法设计一种滤波器,使用滤波器对机械臂通信信号进行干扰滤波,保证远程通信控制信号的准确性。实验结果表明:研究的滤波输出方法能够有效提高远程通信控制信号的信噪比,降低信号的滤波输出延时,提高矿山液压重载机械臂之间的通信控制能力。

超高温阀的工作介质极限温度可至1000 ℃,但其电气转换装置对超高温度场较为敏感,保证电气转换装置在正常温度范围内有效工作是超高温阀设计过程中必须解决的难题。为了解决此问题,提出了超高温阀冷却匹配与调节一体化设计方案,以先导驱动的工质作为冷却剂对电气转换装置进行热防护,利用有限元软件建立超高温阀电气转换装置仿真模型,分析冷却剂在不同流量工况下超高温阀电气转换装置的热力学特性,保证超高温阀电气转化装置在正常温度范围内有效工作。

研究一种采用电子液压助力系统的新型液压升船机。对新型液压升船机中的电子液压助力系统工作数据进行构成分析,采取神经网络设计方法对新型液压升船机的电子液压助力系统进行状态评价,新型液压升船机的专用液压升降手与升船箱的连接机构采取复合材料进行设计,完成对该复合材料的化学工艺及结构工艺技术路径,并对此复合材料的结构力学稳定性进行研究,实现新型液压升船机的稳定运行,设计的新型液压升船机运行状态仍可满足规程要求,所以,应在对新型液压升船机设计的复合材料进行选型设计,实现新型液压升船机的各项功能目标。

全电控液压系统在液压挖掘机上规模化应用,需要调和好电控程序与驾驶员主观驾驶感受。研究以新配套整机的全电控液压系统为对象,分析工程机械电控液压系统与现有电控液压系统之间的差异,得到工程机械电控液压系统对硬件和软件的调试需求,并利用该方法优化匹配新系统。通过优化解决了新系统初期配套的多个问题,有效改善了动臂单动作过程中的冲击振动和系统吸空问题,总结了一套挖掘机配套的全电控液压系统调试方法。

针对挖掘机在启动、制动时压力冲击大的问题,通过理论分析,利用AMESim仿真软件建立模型,对马达高压溢流阀进行结构优化,设计出具有缓冲功能、减小甚至消除压力冲击的缓冲阀,然后经过试验,最终提供满足要求的行走马达。

根据弹簧的弹性势能与动能相互转化原理以及弹簧的螺旋式结构,自主设计新型N形密封圈,通过ANSYS Workbench建立活塞杆、N形橡胶圈、沟槽的二维轴对称模型;利用正交试验法,以凹槽深度A(1,2,3,4 mm)、凹槽倒角B(0,0.1,0.3,0.5 mm)、凹槽间距C(0.6,0.8,1.0,1.2 mm)、预压缩量D(0.1,0.3,0.5,0.7 mm)为因素(水平),选择L₁₆(4⁵)正交试验表,通过模拟,判断N形密封圈凹槽的最优几何参数,分析N形圈在静压密封状态下的密封性能,并与矩形圈和O形圈进行了对比研究。结果表明:压缩量0.7 mm(10%),凹槽深度3 mm,凹槽间距1.0mm,凹槽倒角0.3 mm为N形密封圈凹槽处最优几何参数;在介质压力低于7 MPa的情况下,新型N形密封圈比矩形圈和O形圈具有更小的Von-Mises应力和剪切应力,且在保证密封的前提下,接触压力较小,说明在静密封中,新型N形密封圈密封性能良好,使用寿命更长。研究结果对实际静密封工况下的使用具有理论指导意义。

针对某型飞机冷气系统常见的渗漏故障,结合其结构原理图,首先运用FTA(Fault Tree Analysis)方法,分析得到了该型飞机冷气系统渗漏的所有故障模式及最小割集,建立了故障树的结构函数。再根据故障模式的主要类别,筛选、整理出BP(Back Propagation)神经网络的训练样本,运用BP神经网络的方法建立了该型飞机冷气系统渗漏故障诊断模型,并对模型进行了验证。采用“FTA+BP神经网络”相结合的故障诊断方法,克服了FTA与BP神经网络方法单独诊断时的固有缺陷,提高了故障诊断的准确性和高效性,探索了新的故障诊断方法。

由于远程诊断快锻压机液压故障的过程中,提取的快锻压机液压故障特征不准确,致使诊断效果不佳,诊断效率较低,为此,提出基于小波变换的快锻压机液压故障远程诊断技术。在横梁参数设置下,计算快锻压机液压边界和动力载荷,根据快锻压机的动能和势能,构建快锻压机液压动力作用的单元位移函数,分析故障模式下的快锻压机液压动力学,根据分析结果,按照小波包分解重构标准,计算变换阈值指标的取值范围,当频带边界角频率满足变换阈值取值条件时,可精准提取快锻压机液压故障特征,并以此为基础,借助压力测试值、振动测试值,计算液压过流面积区域内残差值指标的具体数值,并根据计算的残差值指标对快锻压机液压故障进行远程诊断。实验结果表明,可在阀芯研磨直径达到0.3 mm之前,完成对快锻压机液压故障行为的诊断,诊断效果与实际故障结果一致,并且诊断效率较高。

为诊断大型LNG高压泵自停状态是正常保护动作,还是高压泵自身故障所致,提出基于层次分析-云模型的大型LNG高压泵自停故障智能诊断方法。采用层次分析-云模型的高压泵运行状态识别方法,由层次分析模型构建高压泵运行状态评价指标体系后,由云模型的正向云发生器,分析高压泵运行状态的评价指标隶属度,识别处于自停状态的高压泵;使用基于卷积神经网络的自停故障智能诊断方法,由小波包方法提取自停高压泵的振动信号特征后,输入卷积神经网络,实现自停故障诊断。实验结果显示:此方法对大型LNG接收站中6个高压泵自停状态识别后,自停的6号高压泵属于3级故障,为非正常保护动作,诊断结果准确。

从设备的一次停机故障入手,详细阐述了查找故障点和排除故障的整个过程,分析了设备运行时可能产生负压的根本原因,为形成该设备的专家系统打下了基础,也为其他相关液压和气压领域的工程技术人员提供了良好的参考素材。