为研究气相压缩性对气液混输泵性能的影响规律,以螺旋轴流式气液混输泵为研究对象,采用欧拉-欧拉双流体模型,在20%~80%进口含气率范围内对混输泵设计工况点进行数值计算,分析气相压缩性对混输泵外特性曲线和内流场的影响。研究表明,在高含气率下气相可压缩性对混输泵的外特性预测结果影响明显增大;考虑气相压缩性后,混输泵叶轮单个流道内最先出现气堵问题,并且气相压缩性明显影响叶轮叶片上压力载荷分布以及叶轮内的气液两相的相间速度差分布。

首先对三相交流液压系统动态特性进行研究,选择管路集总参数模型推导出三相传输管道内的平均压力和输出阻抗的计算表达式;其次针对三相交流液压系统实验平台,根据单相交流液压系统理论基础建立三相交流液压系统管路数学模型,应用MATLAB软件进行仿真分析,得到三相传输管道瞬时压力和流量随频率的变化情况;最后对三相交流液压系统能量传递效率进行分析计算。分析结果表明:在一定的负载参数条件下,由于三组发生信号的初始相位互差120°,C相管路在压力方面幅值最高,B相和C相管路的压力和速度相位较A相管路都有一定的滞后;三相管路的能量传递效率基本相同,并且和单相交流管路的传递效率一致。该研究可为同类型多相交流液压管路设计提供参考。

为了满足第四代核电系统铅铋(LBE)快堆模块化的结构要求,其主循环泵常采用轴流式结构,掌握铅铋介质在轴流式核主泵内的流动特性是铅铋快堆设计的关键性问题之一。但是目前泵的理论设计与实验都是以清水介质为前提,当实际应用在LBE介质下时,必然会导致泵的内外特性与设计目标和实验状态出现明显差异。通过计算流体力学(CFD)方法采用SST k-ω湍流模型对铅铋介质和清水介质进行瞬态数值计算,分析额定工况下两种介质在叶轮和导叶计算域的能量变化及其规律。结果表明:按照轴流泵水力设计方法完成的水力设计方案,在额定工况下,LBE介质相较与清水介质的扬程与效率均有明显提高。在叶轮计算域,LBE介质静扬程的提高是导致其总扬程与效率均优于清水介质的主要原因;在导叶计算域,LBE介质的流动损失明显低于清水介质,LBE介质在导叶轮毂处的分离现象明显弱于清水介质。

液压元件关键摩擦副中的摩擦磨损是液压元件失效的重要原因,当前的研究应用中,织构作为减摩抗磨的手段正在受到广泛的关注与应用。液压元件由于材料处于更严苛的工作条件,其织构的加工成为难点。通过对激光加工织构的方法,分析不同激光参数对液压摩擦副中常见的铜材料加工成形的影响,借助超景深显微镜对成形参数进行测量,为液压元件摩擦副材料的织构加工提供理论指导。

苹果在我国农业生产中占有重要地位,不仅是最主要的经济果树之一,而且在产量、种植面积及出口量上均居世界第一。产量大、范围广、种植地形复杂、分布零散等因素造成了苹果采摘困难、不及时、损失大等一系列问题。为了实现苹果的时效化、无损化采摘,设计一种负压式五自由度采摘机器人,基于标准型D-H参数建模方法对机器人的正、逆运动学进行求解,并利用ADAMS软件并建立机械臂的虚拟样机,通过运动学与动力学仿真分析,最终获得末端吸口的运动位移、速度、加速度及各关节角速度、驱动力矩的变化曲线。通过分析变化曲线,验证了机器人满足工作要求,结构设计合理,运动过程平稳无振荡,同时也为后续的控制系统研究奠定了基础。

针对工业建筑材料能耗高,密封保温隔热性能差等因素,提出一种基于传热性能模型的工业建筑材料密封保温隔热优化方法。通过建立工业建筑材料的传热性能模型,采用敏感性分析方法分析外墙传热系数、外窗传热系数以及屋面传热系数产生的影响。根据分析结果,建立工业建筑的年能耗子目标函数,将成本最小和能耗最低作为优化目标,建立工业建筑材料密封保温隔热节能优化目标函数,完成工业建筑材料密封保温隔热节能的优化。实验结果证明,所提方法优化后的建筑工业材料全年总负荷低、节能量高,具有良好的节能优化效果。

介绍了一种用于模拟泥水工况下运行的大轴径双浮动端面密封试验装置,分析了密封试验装置的研制背景,描述了试验腔体的结构组成、工作原理,以及循环系统的方案设计和操作流程。该试验装置设计合理,结构可靠,既能同时模拟测试2套双浮动密封在泥水环境下的运行工况,又保证了密封处于良好的润滑环境,为相关密封试验装置的设计提供了借鉴。

当前高校液压机械类专业的实验教学环节易受到教学资源短缺的限制,且不能实现资源共享,从一定程度上了影响了实验教学的效果,而计算机虚拟仿真技术的出现为液压机械专业的实验教学提供了一条新的途径。给出了液压机械控制虚拟仿真实验教学系统的总体框架设计与工作流程设计,其中系统硬件平台部分包括客户操控端、服务器、虚拟装置和各种连接端口;从软件层面分析系统服务器运行LabVIEW平台的相关软件程序,并通过系统主界面控制硬件模块工作;为提高虚拟仿真系统的控制精度,在控制算法上采用增量PID控制算法,适时调整采样信号和采样周期,以更准确地控制虚拟装置的工作。测试结果表明与传统实验教学系统相比,提出的仿真实验教学系统具有更快的机械控制响应速度和更精确的行进轨迹。

为减少风力机叶片在额定工况下的叶尖形变量,提高叶片抗弯性能,增加机组安全性,借鉴工字梁理论对风力机叶片腹板进行加强,以某1.5 MW风力机叶片腹板为研究对象,建立了一种工字梁腹板结构,共计6组,并与原叶片在相同的力学模型下进行对比。使用APDL软件进行了叶片的模态分析及静力学分析,比较了原叶片与工字梁叶片的模态振型、振动频率及叶尖最大位移等力学性能。模态分析表明,工字梁腹板叶片比原叶片的一阶位移下降了3.34%,一阶频率降低了3.24%,总体均高于共振频率;静力学分析表明,工字梁腹板叶片比原叶片叶尖位移最多降低了6.38%,具有更高的抗弯性能,在叶片结构设计中可进一步减少预弯。

基于人体血液循环系统的基本生理学知识,确定人工心脏瓣膜脉动流实验系统的工作原理及设计方案。根据人体健康、运动、心衰三种生理状态下各种生理参数的范围,确定人工心脏瓣膜脉动流实验系统的设计要求及参数指标。依据血液循环系统主要组成部分的功能和特征以及流体力学相似性理论,设计脉动流模拟循环系统。将人体血液循环系统类比为流体系统,应用AMESim仿真软件搭建脉动流实验系统的等效流体系统模型,模拟健康、运动、心衰三种生理状态下的血流动力学特性,并将仿真结果与实验系统的关键参数指标,如左心室压力、主动脉压力及脉动血流量进行对比,分析在各种典型参数下得到的仿真结果是否与真实人体生理参数吻合,以此验证人工心脏瓣膜脉动流实验系统设计的合理性。

根据现有测试标准,验证机械密封试验台流体温度控制系统的功能和性能。考虑到人力、费用成本,选用常见液体水作为实验对象,通过仿真实验使用机械密封实验台流体温度控制系统控制水的温度,评估温度控制系统的控温效果。机械密封实验台流体温度控制系统可有效控制流体温度,满足实际需要。

对离心泵而言,叶片出口角β₂是影响泵性能的一个重要参数。基于Fluent离心泵全流场数值模拟,对某型号低比转数离心泵进行了大出口角叶形的改形设计,研究了不同大出口角对离心泵水力性能的影响,并对比分析了原模型泵与S形叶片离心泵水力特性及流动特性。结果表明:离心泵扬程随着出口角的增大而增大,在出口角为90°时达到最大值。当出口角为90°时,S形叶片的水力性能最佳,在设计工况下及大流量工况泵扬程显著提升且效率有小幅度提升,但小流量工况下泵效率略有下降。S形叶片可以有效抑制离心泵叶轮内的边界层分离现象,且随着流量的增大抑制效果越明显。

无人机起落架是无人机最重要的承载装置,能够高效的吸收着陆产生的能量,确保无人机安全稳定着陆。针对无人机起落架电液伺服系统运动不稳定的缺陷,在起落架电液伺服系统结构和动力学分析基础上,对电液伺服系统运动稳定性进行影响分析;采用多目标协同控制的稳定控制方法提升电液伺服系统运动稳定性;最后在已构建的电液伺服系统运动控制试验环境中验证运动控制方法的可靠性和稳定性。整个电液伺服系统运动控制未出现超调现象,高效提升了运动系统的稳定性。

提出了气动3-RPS并联平台应用于虚拟现实环境下运动模拟的解决方案。压缩空气和气动执行器作为一种廉价的驱动方式,但气动系统的强非线性、负载敏感、未知参数和死区等特性限制了运动模拟的精确度和逼真程度。从并联气动平台运动学动力学着手,基于光流图像处理技术生成关节空间的目标运动曲线,采用自适应鲁棒控制方法对气动并联运动平台进行实时轨迹跟踪的解决方案,相对传统算法,轨迹跟踪性能有了大幅提升。

设计了一种新型双轮搅拌钻机动力头密封结构,采用三维建模软件对该钻机密封结构开展了三维建模,进行了结构设计,并介绍了其工作原理。新型密封结构使用迷宫密封和密封圈密封等多种形式的密封方法,具有多重密封效果。与传统密封结构相比,该密封结构具有密封效果好,使用寿命长,返修几率及使用成本低等优点。

以用于补偿高速高压圆弧齿轮泵不平衡径向力的滑动轴承为研究对象,在对其进行理论建模和分析的基础上,利用计算流体动力学软件Fluent分析相同工况下不同初始油膜厚度、进油口直径、进油口角度、轴向封油边宽度、油腔深度等结构参数对滑动轴承油膜特性的影响,并在此基础上对轴承结构参数进行了优化,最后通过实验进行验证。研究结果表明:初始油膜厚度和进油口角度对轴承温升影响显著,初始油膜厚度或进油口角度的增加使滑动轴承温升明显减小;轴向封油边的增加使轴承承载面增大,轴承承载力和温升也随之增大;进油口直径取1.7 mm和静压槽深度取1 mm时,使轴承温升达到最低;在负载压力15 MPa、转速6000 r/min工况下,与安装未优化滑动轴承的齿轮泵相比,安装优化后滑动轴承的齿轮泵温度降低5 ℃。

针对大型发动机尾喷管调节控制的伺服系统进行研究,设计了一种大功率液压同步系统,对系统指标进行了详细的分解计算,并设计了同步控制算法,利用AEMSim仿真平台对系统进行了机电液建模和仿真研究。仿真和试验表明,本项目试验样机性能稳定,各项性能指标满足大型发动机尾喷管用伺服系统的需求,圆满完成发动机加力状态下的闭环控制。

液压缸是叉车液压系统中重要的执行元件,它通过将液压泵提供的液压能转变为机械能,使叉车门架及车桥等实现直线运动。介绍了在叉车类油缸量产过程中,为突破传统装配工艺,实现自动化装配所做出的新型装配设备的设计。

液压系统广泛应用于工业生产制造中,针对复杂应用工况导致液压系统经常出现故障的问题,集成了电子传感器的液压系统可以通过其检测信号快速的检测故障和定位故障,在集成电子传感器的液压系统故障检测结构基础上,采用工业CAN总线通信方式,通过故障信号提取和故障注入的测试方法来检测液压系统的故障,在实际的故障测试台架中对方法进行验证,最后分析测试数据表明该测试方法能够快速检测出液压系统的故障。

针对某乙烯装置低压凝液汽提塔釜液泵机封失效频率较高的问题,从机械密封本体因素和外部影响因素两方面进行计算分析,提出该离心泵整改、安装的思路和方法,以降低机械密封的失效频率,从而保障设备的长周期运行。

通过对轧制车轮运输链板销轴自动拆装装置的设计,并对升降机构、夹紧机构、销轴拆除机构及销轴安装机构进行液压自动化控制,实现了链板销轴拆装的自动化智能化控制,降低劳动强度,提高生产效率。

针对某核电站5号机组汽轮机多个中压调节阀拒动及慢关试验超时异常进行了原因分析。通过对现场设备、控制和液压重要参数进行排查,锁定可能的故障模式,并开发出比例阀在线故障诊断装置,通过现场试验研究,分析各项参数对调节阀拒动和慢关试验成功率的影响,最终确定根本原因为C375比例阀主阀芯的摩擦力大、部分中调阀集管块表面平面度差。根据分析结果,提出了清洁集管块平面、提高比例阀减压阀后压力的纠正措施,成功解决了中压调节阀拒动和慢关超时问题。

液压挖掘机回转启停冲击是一直存在的问题,尝试通过改变回转马达溢流阀的结构来进行改善,比如增加二级溢流阀,或者直接使用电控二级溢流阀等,但是改善效果均不太理想。随着电控液压系统的普及与发展,利用控制器参与回转动作的控制将有更多的操作空间。介绍一种通过控制电比例阀输出先导压力去控制回转主阀芯的运动,再调试输入合适的电比例阀的电流曲线即可实现降低回转启停冲击的方法。

针对液压柱塞泵加速寿命试验中出现回油压力突然增大的现象,完成了对故障现象的初步判定、分解检查、微分计量和理化分析,通过对历年轴承滚子的凸度值复测,发现滚子凸度设计值不合理是导致产品失效的主要原因,通过统计分析和试验验证,确定了轴承滚子合理凸度值。

某热熔塞密封性试验夹具首次使用,即出现夹具密封圈损伤导致的漏气现象。复查零件尺寸符合图纸要求,密封圈压缩率亦符合设计规范。通过结构分析,发现夹具存在倒角偏小引导不足缺陷,另密封圈压缩率尚有降低空间,因此采用增大零件倒角、缩减零件轴径的返修方案解决了密封圈切边问题。由此可见,密封圈的压缩率并非越大越好,而应根据实际情况;作为引导,零件倒角应尽可能选择小夹角、长线段。

对材料为45钢、直径为φ48的工程油缸活塞杆摩擦焊接技术进行了系统深入的研究,从工程油缸活塞杆焊接结构、热处理时机和摩擦焊接工艺规范3个方面因素,对活塞杆摩擦焊接接头综合性能的影响进行了研究。通过试验研究揭示了摩擦焊接各因素与焊接接头可靠性的关系,初步建立了活塞杆摩擦焊接成型与控制的工程体系。制订了活塞杆接头可靠性所需的工艺规范,使活塞杆摩擦焊接接头的抗拉强度达到800 MPa以上,屈服强度达到500 MPa以上,断面收缩率达到35％以上,满足了工程液压缸的技术要求。验证了优化后摩擦焊接工艺规范加工成型的焊接接头可靠性,优化后焊接接头合格率达到99.99％以上。

受管道阻力损失影响,气动调节阀的理论流量曲线会发生偏离,固有流量特性在大压差下更容易发生畸变。从理论和试验室条件下的试验数据,分析了曲线偏离的原因,提出在进行调节阀流量试验前,应根据试验室的资源条件提前确定阀门的临界压差,从而保证试验数据的准确性。

为解决装配到油缸总成的活塞杆销轴孔垂直度均满足图纸要求,基于使用通用量具的测量条件下,根据形位公差的传递规律,利用相似三角形原理,采用几何分析方法,分析了活塞杆销轴孔垂直度的测量和计算方法,得到了计算活塞杆销轴孔垂直度的计算公式和测量方法,为现场快速判定装配到油缸总成上的活塞杆销轴孔垂直度合格与否提供了依据。

针对一种带有橡胶密封圈的活塞杆零件,由于其体积小、高负载的特殊工况,通过一体式焊接结构提升活塞杆力学性能,所以要求在活塞杆焊接前,就需要把橡胶密封圈等非金属组件安装完毕,最后一步完成焊接工序。焊接工序采用氩弧焊工艺完成,焊接过程中的热量从焊缝处向外扩散,热量到达密封圈位置,当温度超过密封圈允许的最高温度后,会导致密封件失效。基于SE建模及仿真软件,通过数值模拟方法建立了一体式焊接结构的活塞杆焊接工艺方法的非稳态导热数学模型,通过研究不同导热结构下的活塞杆轴向热传导的温差,获得活塞杆表面在不同影响因素下温度变化规律。