气动换挡系统用于减轻汽车驾驶员的换挡力、提高车辆换挡平顺度,是提升汽车安全性的重要环节。现有气动换挡系统存在气动故障多发、人机耦合性差和换挡控制精度低等问题,在汽车换挡过程中易发生由人机对抗引起的换挡卡滞与错位,导致换挡失效,甚至引发严重的行车事故。通过分析国内外在气动换挡系统故障诊断与气动换挡控制系统等方面的研究现状,指出目前我国在气动换挡系统的故障诊断能力与气动换挡系统依从性与柔性控制方面现存问题和未来发展趋势,为我国高效气动换挡控制系统与故障实时诊断技术的发展提供参考。

箔片气体动压轴承是一种利用环境气体作为工作介质的自适应式柔性动压轴承,具有高速、高效、耐高温、长寿命等特点,但箔片气体动压轴承在高转速工况下,轴承稳定性低,易发生结构变形,影响使用寿命。为了提高轴承高速工况下的稳定性,对箔片气体动压轴承的波箔与顶箔进行高转速工况下变形量的仿真分析与实验研究。结果表明,三瓣式箔片气体动压轴承在高转速工况下,轴承会发生晃动而产生形变。为了减小变形量,对其进行结构优化,提出了一种三瓣式箔片气体动压轴承的新型结构。对优化后的结构进行高速工况下变形量仿真分析,结果显示最大变形量由原来的0.348 mm降低到0.344 mm,最大变形量下降了0.989%,证明三瓣式箔片气体动压轴承新型结构可以有效控制波箔片的变形量。

我国煤炭行业开采技术不断升级,大采高液压支架也在迅猛发展,对液压支架抗冲击地压强度特性的要求大幅增加。安全阀是液压支架抵抗冲击的关键部件,发挥着过载保护作用,因此,分析安全阀的动态特性对保障煤炭安全开采至关重要。针对现有先导式安全阀存在的响应速度较慢的问题,采用A型液压半桥原理,提出一种双可变节流口控先导安全阀。根据其结构和工作原理,在AMESim软件中搭建该安全阀的液压支架卸载回路模型,仿真得到安全阀压力上升时间为2 ms,稳态溢流时压力为49 MPa,压力超调率为29.5%,流量为1172 L/min,卸荷时间为19 ms。在液压支架卸载回路模型中,通过调整液压支架立柱伸出高度和动载冲击力,进一步分析其对安全阀卸载特性的影响。

在半舷外液压系统中,对回油路压力进行补偿是减少海水渗入系统,从而提高其可靠性的重要措施。提出了一种新型深海半舷外液压系统回油路压力补偿器,对其工作原理进行了阐述,通过对其工作过程进行分析和数学建模,详细介绍各个关键部分的结构参数设计。试验结果表明,该深海自适应压力补偿器在液压系统的不同状态下可实现连续压力补偿,维持压力始终大于外界海洋环境压力。

介绍了干气密封的结构,简述了干气密封的特点与工作原理;重点阐述了其控制系统的基本结构、选型,气体预处理与气体的调节控制。收集整理了一些干气密封控制系统仪表数据并进行异常原因的分析,分析了系统故障与密封失效之间的关系及其原因,并提供了实验测试方法,为生产中的干气密封控制系统设计和系统维护提供了依据。为干气密封控制系统的有效运作和设备的稳定运行提供了保障,同时也为现场实际运行提供一些实际的解决办法。

针对典型航空柱塞泵结构形式,提出了一种基于达朗贝尔原理的刚体动力学分析方法。分别针对柱塞泵滑靴、柱塞、斜盘、转子、主轴、配流盘6个刚体对象,考虑柱塞/转子、柱塞/滑靴、滑靴/斜盘、转子/主轴、转子/配流盘、斜盘耳轴/安装座6对约束副之间的约束力,建立了完整的柱塞泵运动部件动力学分析方程组。与基于拉格朗日方法的动力学分析方法相比,建立的方程组能够通过一个计算流程,对包含约束力在内的泵运动刚体所有力学特性进行分析。最后,以某11柱塞航空液压柱塞泵为对象,基于计算工具,解算得到了包含166个动力学相关变量的数值解,证明了提出方法的有效性。

为研究空化对多级离心泵作液力透平叶片压力脉动的影响,通过非定常数值计算多级液力透平整机,研究最优工况下末级叶轮中空泡形态变化,分析不同空化程度下末级叶轮叶片上压力脉动变化规律。结果表明:不同空化系数下多级离心泵作液力透平在末级叶轮内产生翼型空化和漩涡空化产生的不稳定流动,导致叶片各监测点的主频幅值都在下降,并且叶片尾缘附近(监测点S4,P3)下降趋势更为严重。

柱塞泵和马达的配流副严重影响着整机性能,但是对配流副的研究目前主要聚焦于球面或平面配流盘结构的改善,针对偏心式配流盘的分析则十分罕见。为分析并优化该型配流方式的输出特性,在低黏度介质高压工况下将某型径向柱塞马达作为研究载体,对偏心配流盘进行了动力学分析,并研究了其运转过程中不同位姿下的流场分布特征,进而建立了配流盘泄漏、磨擦损失的预测性数学模型。为了最大限度地减少能量损失,以功率损失为目标函数,以几何结构、材料性能为约束函数,以端面间隙、密封带内外直径为设计参数,对整机性能进行了优化提升。相对于未进行参数优化的马达而言,优化参数后的马达效率提高了30%以上。最后通过试验验证了模型和设计方法的正确性。

为了提高比例阀控液压缸的控制效能和精度,针对比例阀控液压缸存在响应速度慢、跟踪精度低等问题,提出了一种粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)模糊PID参数的方法。建立AMESim-Simulink联合仿真平台,采用了基于粒子群优化的模糊PID控制算法,针对比例阀控液压缸系统,使用粒子群算法对模糊PID进行参数调优,并运用AMESim-Simulink联合仿真平台进行模拟实验。模拟实验验证了基于粒子群优化的模糊PID控制器提高了系统的响应速度,减小了超调量,提高了稳定性。

新工科建设的一项重要内容是对传统工科专业及课程进行升级改造。面向新时代发展需求和新工科对高等教育的新要求,以工科专业基础课程《液压与气压传动》为例,针对教学痛点,形成以学生发展为中心、以基础理论为根本、以能力培养为核心、以素质教育为目标的教学理念,并在教学内容、教学手段、教学模式、 课程思政4个方面进行改革和创新,形成了线上线下联动、多资源协同的课程教学创新模式,使课程的教学内容紧随科技发展前沿、知识讲授与思想教育协同并进、学生能力培养适应新兴产业发展要求。

液压系统在阻力、弹性变形和摩擦等影响下,压力损失和能量耗散严重,且需要等待下一个采样周期才能输出控制信号,导致超过期望的控制稳定值,为此,提出C32连续摩擦焊机多缸液压闭环控制技术。分析液压控制系统基本结构,在高功率输出情况下,分析重压力闭环传递函数的极点位置,结合数据采样的偏差值,选择PID控制器进行液压闭环控制;计算液压系统执行器控制律,将初始的连续性PID控制算法转换成离散型,调整PID控制器的增益和各项参数,进行重压力闭环传递函数输出值更新,实现多缸液压闭环控制。试验结果表明,方法能以最快速度对液压系统内稳定节点对应参数作出细微调整,超调量在原始基础上下降,且超调风险值较小。该方法的闭环控制能力强,控制参数响应速度快以及控制稳定性较优。

为了研究滑油泵转子设计参数对泵的性能影响,采用数值仿真软件Pumplinx对某型航空发动机滑油泵供油级进行了三维数值模拟,具体研究了内啮合摆线滑油泵转子结构设计参数对其流量及流量脉动率的影响。结果表明,当泵的体积及边界条件一定时:随着转速增加,流量脉动幅值与流量脉动率均随之增大;偏心距e减小,流量脉动率减小;创成系数k的增大能够使泵的排量增大;弧径系数h的减小会使排量增大;弧径系数h及创成系数k单独的变化对流量脉动率无直接影响,需结合起来判断转子是否过尖,过尖的转子会使流量脉动率增大。

常规非道路国三排放防爆柴油机喷油量闭环控制方法主要采用动态跟踪实现喷油量的控制,忽略了不确定性因素的影响,导致控制结果的空燃比与理想数值偏差较大,对此,提出基于模糊PID的非道路国三排放防爆柴油机喷油量闭环控制方法。首先,根据平均有效压力参数建立非道路国三排放防爆柴油机喷油系统模型;然后,在该模型中添加PID控制器,并在PID控制的基础上,结合模糊逻辑处理采样值的不确定性,设计模糊PID下的喷油量控制框架;最后,利用模糊PID的反馈参数作为控制信号对非道路国三排放防爆柴油机的喷油量进行闭环控制。实验分析可知,在此方法控制下的柴油机空燃比结果与理想空燃比数值更为接近,最大偏差仅为1.96,满足非道路国三排放防爆柴油机的实际应用需求。

气动阀是常见的气动元件,在气路系统中起到改变气流方向的作用,气动阀的一项重要指标是流量。以1个二位四通电磁阀为例,进行流量的设计计算、结构计算、流场仿真及实验验证,总结出一种通用的气动阀流量设计流程。

针对某核电站东方-ALSTOM汽轮机的高、中压调节阀正常运行期间,出现多起调节阀动作异常,导致定期试验失败甚至功率波动问题,通过对比发现油动机中的插装阀(DN16)与新的插装阀(DN16)动作定值相比存在差异。新插装阀定值低,进汽调节阀试验过程或者功率运行过程中不会出现快关;而定值较大,则调节阀容易出现快关问题。通过搭建试验台架,研究不同插装阀的动作特性,分析插装阀定值存在差异可能与插装阀阀芯与阀套摩擦力大有关。研究不同定值插装阀动作特性,不仅提高现场应用插装阀的可靠性,而且对解决进汽调节阀快关问题也有借鉴意义。

对大流量插装式液控单向阀制造样机进行了阀口密封性、开启特性和静态特性试验测试。应用仿真技术对插装式液控单向阀阀口在不同阀套锥角时的流场特性进行了计算分析,并将样机模型的计算结果与试验测试结果作了对比分析。得出:不同的阀套锥角对插装式液控单向阀的阀口流场特性影响显著,合理选取阀套锥角,可使阀口处的压力损失减小,阀口气穴现象和噪声的生成机率减低,阀的刚度增大,阀口流动状态稳定,阀的性能得到提升。为大流量插装式液控单向阀的阀口结构设计提供了理论支持。

伺服液压缸是激振试验台液压系统的执行元件,通过激振试验台的上位机软件可以控制伺服液压缸进行手动控制及正弦波、方波、三角波、随机波等信号的幅频控制,设备主要应用于底盘减震类产品的可靠性测试。在某减震器可靠性测试过程中出现伺服液压缸端盖渗油,经拆解更换密封件后,伺服液压缸只能在其行程的两个极限位置运行,位置控制功能失效。通过对激振试验台结构及工作原理分析,从伺服液压缸的LVDT位移传感器有效性、位移传感器相关线路及伺服液压缸结构等方面开展分析排查并定位原因,对LVDT位移传感器损坏的情况,根据差动变压器工作原理,对传感器铁芯进行修复,传感器本体重新安装定位,试验台功能恢复正常。

介绍了一种叉车双液压油箱结构,且此结构在强制温降消泡功能液压系统得到应用。此系统采用2个独立且串联的独特液压油箱结构,油箱之间通过管路串联组合而成,系统采用增长液压系统油路气泡挥发通道和增加液压油有效整机散热面积,经过样机液压系统热平衡数据测试,证实此强制温降消泡液压系统达到了降低液压系统油温的效果。

在工业领域中,常用的电液伺服阀主要有直驱式伺服阀、喷嘴挡板两级伺服阀、射流管两级伺服阀以及三级伺服阀。根据伺服阀维修业务中收集到的1176例伺服阀故障,对常见电液伺服阀故障原因进行了分析、归类统计和研究。为工业用电液伺服阀的选型提供了参考,也针对电液伺服阀的使用维护提出了建议。