目前国内商用车气动密封产品材料基本为FKM,其产品耐低温性能较差,在冬季会出现车辆启动时低温漏气的故障,但在热车后故障即可排除。针对此问题,对商用车变速箱产品的工况、国内外公司的气动密封圈材料做了相关陈述,说明了目前产品的来源、现状及优化方案,通过对FKM、HNBR等材料做了相关物理性能测试、台架试验,对气动密封产品的材料选择做了相关推荐,为后续产品设计提供了指导。

液压缸采用间隙密封方式相对于密封圈密封方式具有明显的优点,活塞摩擦磨损减小,响应速度快等。在恒间隙密封液压缸的基础上,提出一种变间隙密封液压缸,应用悬臂梁理论和弹性力学叠加原理,将活塞唇边变形量分为径向载荷作用下的变形量与轴向载荷作用下的变形量总和。使用有限元分析软件仿真分析3个唇边长度不同的活塞在不同压力下的径向变形量,同时搭建变间隙密封液压缸内泄漏量测试平台,测试了采用3种活塞的液压缸在不同压力下的内泄漏量。结果表明,当活塞唇边长度小于10 mm时,活塞唇边的径向变形量沿轴向递减;当活塞唇边长度大于15 mm时,活塞唇边径向变形量先增大后减小,且最大径向变形位于唇边中部。在相同油压下,随着活塞唇边长度增长,内泄漏量减小,密封性能越好。

为了使凿岩机械臂末端能够保持期望初始姿态且平稳、准确地移动至目标位置,提出一种基于末端姿态约束的液压凿岩机械臂运动控制方法。首先,基于雅可比矩阵建立机械臂末端广义速度与关节速度关系;然后,分析驱动油缸结构并采用全微分方法建立机械臂关节速度与油缸伸缩速度的函数关系,从而基于末端姿态不变的约束,建立机械臂末端广义速度与油缸伸缩速度的对应关系;最终通过控制器给定相应电信号直接控制各油缸伸缩速度完成对姿态约束下凿岩机械臂末端广义速度的控制。使用MATLAB和V-REP(Virtual Robot Experimentation Platform)软件分别对凿岩机械臂末端速度与关节速度关系以及三角油缸和梁摆动油缸伸缩量与关节角度对应关系进行验证,确保计算过程的正确性。通过现场实验得出数据表明:在末端姿态约束下控制凿岩机械臂保持某一期望初始姿态运动不同时间到达不同位置,凿岩机械臂末端最大姿态角偏差为0.42°,末端位置相对误差不超过0.41%,凿岩机械臂运动平稳,说明该运动控制方法可以在保证平稳运行前提下实现凿岩机械臂末端定位,从而满足工程实际需求。

螺旋离心泵叶轮结构不对称性,在运行过程中所受一定的轴向力和径向力,对运行效率具有较大影响。对螺旋离心泵进行了全流道固液两相流计算,对叶轮表面压力分布、叶轮表面应力分布进行了分析,得出随着工况不断向大流量方向偏移,叶轮表面的压强逐渐增大,但叶片工作面和背面之间的压差却越来越小。流量和扬程呈负相关的关系,即流量越大,扬程越低。螺旋离心泵在运行过程中存在极大的轴向力,还受到一定的径向力。轴向力随着流量的增大而增大,扬程的增大而减小。螺旋离心泵在设计工况下运行最为稳定,越是偏离设计工况,内部流动情况越为紊乱,螺旋离心泵运行越不稳定,叶轮表面应力分布同样呈现出与流量负相关,即流量增大,叶片的应力和应变变小,在进行叶轮设计时,应在小流量工况下进行强度校核。

在铁钻工上配置丝扣油喷油器,可在铁钻工上扣之前对管柱接头螺纹喷涂丝扣油,以替代传统由人工操作方式进行涂抹丝扣油。针对使用工况,设计了采用油气联合控制的丝扣油喷油器结构,为了分析影响丝扣油喷涂效果的喷嘴结构、工况等相关因素,建立了基于离散相的喷嘴三维流体有限元仿真模型,并进行了喷涂效果仿真分析。分析结果表明,喷嘴的进油口孔径为2 mm,油口长度11.5 mm,进气孔径1.6 mm,进气孔倾斜度10°,均匀设置6个进气口时,喷涂效果最好,为喷嘴的优选结构参数;基于以上结构参数所研制的丝扣油喷油器现场使用效果良好,满足作业现场对丝扣油喷油器结构可靠、体积小、质量轻,喷涂均匀的要求。

底盘调平系统作为番茄收获机主要构成部分之一,其稳定性对整机采收效果的影响至关重要。当收获机采收作业车身产生左右倾斜时,如果底盘调平系统不能正常工作,将导致输送和色选皮带跑偏及偏磨、色选精度下降、割刀断裂,甚至整机侧翻。分别以番茄收获机底盘左右侧平衡时和倾斜α角时两种状态下的油缸受力分析为切入点,确定了油缸和泵的主要技术参数,设计出底盘调平液压系统原理,并结合AMESim系统仿真软件对调平效果进行了模拟验证。

核主泵一号密封现场运行期间,多次出现超出厂家运行维护手册要求的低泄漏流量极端工况。由于缺乏一号密封低泄漏量时的判断标准,在现场出现上述极端工况时,判断一号密封是否可靠存在很大困难。以100型核主泵双锥角静压轴封为试验样品,通过流固热耦合分析模型以及试验台架,从仿真计算、台架静态试验、台架动态试验等方面研究一号密封可承受的最小泄漏流量。通过试验后检查一号密封的完好性,提出了一号密封最小泄漏流量的推荐限值,为现场核主泵一号密封极限工况的运行标准提供重要参考。

针对球形接头,对其进行有限元分析。结合使用工况下的试验结果以及仿真计算结果,展开密封理论分析。

缓冲器作为一种吸能元件广泛应用于轨道交通、航空航天以及船舶等行业,基于涡流原理研制出一种耐高速冲击电涡流缓冲器,并应用MAXWELL软件对影响电涡流缓冲器阻尼力的各参数进行仿真计算,通过冲击试验研究缓冲器动态性能及影响电涡流缓冲器阻尼力的关键因素,验证仿真计算结果的准确性,最终研制出一种新型的耐高速冲击电涡流缓冲器,并为后续缓冲器的结构设计提供理论和试验依据。

对主泵一号密封在额定工况下高泄漏率限值运行的可靠性进行了研究,采用仿真模拟和台架试验两种方法,仿真计算出在误差范围内预期泄漏率对应的一号密封静环工作面角度,调整一号密封静环工作面角度后,在密封试验平台上进行性能试验,真实模拟密封的正常运行环境,使一号密封泄漏率达到高限制区域,最终稳定运行一段时间后,完成一号密封的高泄漏率限值运行试验。

详细介绍了一种气体大流量测试台,该测试台采用模块化设计,实现气压控制、流量测试、数据处理、显示等功能,可以实现最大10000 L/min的流量测试,集成化的测试平台即保证了安全生产又提高了工作效率。

针对某国产化活塞组合密封圈内泄漏问题,基于ANSYS Workbench模拟活塞组合密封圈装配过程的变形情况及接触应力变化情况,采用流体压力渗透载荷的加载方式模拟介质压力对密封圈弹性体的作用,研究活塞组合密封圈弹性体压缩率、硬度以及工作压力对其密封性能的影响。研究表明:弹性体上、下密封部位(BC段、DE段)最大接触应力略小于工作压力与装配下弹性体最大接触应力之和,其密封性能良好;弹性体压缩率及硬度越大,其最大接触应力越大。通过对活塞组合密封圈挡圈及导向环开口间隙以及开口角度的研究,得出挡圈厚度偏小以及导向环开口间隙偏大是导致活塞组合密封圈内泄漏的主要原因。试验结果表明:弹性体采用氢化丁晴(HNBR-80)、挡圈采用聚酯弹性体(TPEE)、导向环采用尼龙(PA66)材料的活塞组合密封圈满足某装备液压缸的使用要求。

针对液压泵新产品NVH测试中出现的异常高频压力脉动成分,通过液压泵压力脉动理论和被测泵试验台仿真模型分析问题成因。利用AMESim的批处理分析工具,分析测压口细长管道参数的影响,对试验测试方案进行优化,发现高频脉动成分比泵口基础频谱成分高3至4阶次。新方案排除了测压管道干扰,测试结果更符合理论模型,分析的测压管道参数影响也可对改善后续产品NVH特性提供帮助。

无人机液压弹射系统是飞机弹射起飞非常重要的机电液综合装置,针对变工况状态下无人机液压弹射系统的动态稳定性问题,在无人机液压弹射系统结构的基础上,对系统关键液压部件建立数学模型,分析了主要的系统参数对弹射性能的影响,采用参数辨识和模型预测算法相结合的复合控制方法进行运动优化控制,在已构建的无人机液压弹射系统性能实验平台中验证了不同工况下的运动性能,试验结果表明该动态复合控制方法能够高效地提升液压弹射系统的运动性能,确保整个系统稳定运行。

天然气井加注药品的种类繁多,性质不一,对加注工况和存储环境有着不同的要求,不适合集中建站加注,为此,设计研发了一套车载井口加药系统。考虑到采气现场禁止使用电驱动设备,加药系统采用液压驱动、控制加药泵加药作业,利用已知工况参数对液压元件进行选型计算,确定液压元件的型号,将其合理布局进行撬装,整体安装固定在车体上,完成了加药系统的整体设计。利用车载加药系统对生产井进行加药作业,对采集的数据整理分析表明:车载井口加药系统能够将不同比例的泡剂溶液加入到不同油套压的气井中,并且注入的起泡剂达到了使气井增产的目的,说明系统以保证药品质量为前提能够在不同工况下完成加药作业;车载井口加药系统依靠液压驱动、控制,安全性高,操作简单,使用方便;车载井口加药系统整体结构简单,具有较高的机动性,可以满足气井的加药周期。

对某燃油泵安全活门启闭特性进行研究。由于某型燃油泵安全活门开启压力与安全活门达到公称流量时的调定压力之间的差值偏大,导致安全活门启闭特性不好。为解决上述问题,对该安全活门的结构、功能和工作原理进行分析。通过对其启闭特性进行计算和仿真分析,发现主阀直径、主阀阻尼孔直径、主阀弹簧刚度、先导阀阻尼孔直径以及回油管路直径等参数对其启闭特性有一定的影响。最后根据机理分析结果来优化安全活门的主要结构参数,达到改善安全活门启闭特性的目的。

以活塞式蓄能器密封副压装过程为研究对象,提出一种数字化精密装配技术。由于蓄能器活塞装配密封件时不能直接判断其装配效果,创建预估装配力模型的方法。通过分析装配过程中装配力的摩擦系数、尺寸公差等,采用ANSYS对X形密封圈装配路径全程进行有限元分析。以仿真结果为基础,确立合格包络范围。该装配工艺方法采用数字化采集方法,可提高活塞式蓄能器装配效率和产品质量一致性,具有广泛应用前景。

某型号高压电磁阀外密封采用氟醚橡胶O形圈与挡圈组合的密封结构,在高温和常温情况下密封正常,低温时受零件收缩等情况的影响,容易出现泄漏,在低温-50 ℃时泄漏严重。对该问题进行研究,分析造成低温泄漏的根本原因,并进行了相应的优化及试验验证,有效解决了该问题,提高了产品可靠性。

气动控制阀因其结构简单、成本低等优点,在航空航天领域中具有重要应用。为了研究气动控制阀中异性隔磁机构最优位置,介绍了液体导弹发动机油箱用电磁阀的结构及工作原理,利用电磁场有限元分析软件Maxwell建立电磁阀二维仿真模型,对电磁阀中一体化异型隔磁结构在不同位置的模型进行了仿真计算,得到了衔铁在全行程下的电磁力特性曲线。通过曲线可以看到此异性隔磁机构在线圈中间偏下一点的位置时,受到的电磁力随着阀芯开度的变化较为稳定,且线圈受到的电流激励越大,衔铁所受电磁力越大。搭建了试验平台,进一步验证了仿真分析的准确性,研究结论可为气动控制阀的设计提供参考。

某型号单向阀装配试验合格,放置一周后重新复测时发现开启压力不稳定,超出指标要求,不能满足实际使用工况。若将该单向阀装入系统中,会导致产品失效,整个系统不能正常循环运行,造成严重的质量问题。为了解决该问题,从产品结构和工艺特点进行原因分析,对导向面的配合间隙进行参数优化,对阀体的导向面与密封面进行工艺优化,提高产品的稳定性和可靠性。

通过构建流固耦合分析数值模型及台架真实试验模拟试验,验证了2号密封的开启压力及动静态工况的全压承受能力,得出了2号密封开启压力为41 bar左右及无论在静态全压或动态全压工况均可保证泄漏量低于2700 L/h的设计要求值的结论。探索了2号密封在动静态工况下承受一回路全压时泄漏量的变化规律,对制定2号密封极限工况下的干预标准及措施具有重大意义。

针对气动系统中气源压力不易改变的情况,运用减压阀设计出一种能满足不同冲击强度要求的可控气缸冲击回路。以气体热力学和牛顿运动定律等基本物理学定律为基础,建立了可控气缸冲击回路中主要元件减压阀和冲击气缸的数学模型。同时建立了基于AMESim软件的气缸冲击回路模型,对减压阀及气缸在冲击过程中的运动特性进行模拟分析。结果表明:在气源压力不变的情况下,运用减压阀的可控气缸冲击回路中气缸的冲击强度具有较好的可控制性,在进口压力相同的情况下,通过减压阀的供气的气缸冲击特性更加稳定。

针对某双缸起竖液压系统同步性超差问题进行了故障树分析,提出利用液压原理图故障诊断方法进行快速排故的策略,并通过试验方式验证了排故策略的准确性,归纳了液压系统排故维护的方法技巧,提升了保障人员对液压系统的排故能力。

针对组合机床电液控制系统故障诊断复杂、故障诊断精度下降的问题,提出一种分布式故障诊断策略;在组合机床电液控制系统故障分析的基础上,对电液系统关键组件进行故障诊断单元分类,构建了分布式故障诊断架构;通过智能传感器采集的相关信号,进行故障确认滤波后获取故障信息;在建立的组合机床电液控制系统试验环境中验证故障诊断策略的可靠性。实验结果表明,采用的分布式故障诊断策略能够快速地诊断故障,提高故障诊断精度。

飞机液压导管出现裂纹,带来漏油风险,影响飞机飞行安全。对导管的损伤痕迹、断口形貌、光谱、金相组织等开展分析,发现导管的疲劳开裂与承受较大应力有关,表面磨损促进了疲劳裂纹的萌生。利用有限元方法开展安装应力、动强度和振动模态的数值计算,在发动机特定转速下振动量值和导管应力突增,表现出共振特性,诱发导管与平管嘴相磨形成疲劳源,造成导管疲劳破坏。提出了增加固定管夹的改进措施,实验验证导管应力水平明显下降,保证了飞机的使用安全。

核电主泵静压轴封在实际运行中,可能出现一号密封阀门误操作关闭的状态,造成二号密封压力升高使一号密封压差降低,严重时会损坏一号密封;以法马通(FRAMATOME)的100型轴封为样品,通过流固热耦合分析模型以及特制的试验台架,从仿真模型计算、台架静态和动态方面研究一号密封泄漏阀误关闭时对主泵运行参数的影响。