为研究旋转配流式恒压双排轴向柱塞泵的特性,建立了旋转配流盘式恒压双排轴向柱塞泵模型,搭建了AMESim旋转配流式恒压双排轴向柱塞泵的整体仿真模型,仿真分析了出口压力对出口流量的影响、出口压力对配流盘旋转角度的影响以及在可变节流孔信号突变情况下变量机构复位弹簧刚度和压力控制阀阀芯刚度对旋转配流式恒压双排轴向柱塞泵的动态特性影响。结果表明:出口流量随着出口压力的增加而减小,配流盘旋转角度随着出口压力的增加而增加;复位弹簧的刚度越大,恒压泵的动态响应速度越快,超调量越小;阀芯直径的增加会降低恒压泵的动态响应速度,达到稳态的时间变长,达到稳态过程的配流盘旋转的幅度明显增加,流量震荡和压力震荡变大。

为了降低数据中心的能耗,同时改善数据中心的温度场,解决局部发热的问题,回路型热管背板空调正逐步应用于数据中心改造。对压缩机-液体动力型回路热管背板空调系统进行了测试,结合GB/T 19413—2010中全年能效比的概念,测出各个工况点下的制冷量和制冷总消耗功率,计算出全年能效比,并与相同制冷量的风冷压缩机-液体动力型回路热管列间空调做了对比试验。可以看出在满足数据中心冷负荷的条件下压缩机-液体动力型回路热管背板空调具有一定的优势。

针对偏导射流伺服阀油液中污染颗粒在高速射流流场中,对其前置级发生空化现象的影响问题,采用欧拉-欧拉方法建立液-气-固混合多相流模型,对前置级装置空化现象进行了系统的数值模拟仿真研究,并总结了空化现象的发生位置及随着偏转板偏移、入口压力、颗粒粒径和含量等因素的变化情况。这些结果对于优化前置级装置设计和减少空化现象具有重要意义。

针对当前石油钻井液压机速度控制方案步骤复杂、精度不高等现实问题,设计一种基于误差反馈的液压机速度自适应控制方法。分析由主工作缸、同步缸、活动横梁等部件构成的液压机系统,依照牛顿第二定律组建液压机动力学方程;计算处于动态响应与负载干扰下的转速误差反馈值,确定滑膜控制权重,通过误差反馈机制优化石油钻井液压机速度补偿调节器;引入加减速控制算法,设置加加速、减加速、匀速、减减速与加减速5个速度阶段,在路径长度小于路径总长度与最小路径长度比的基础上,依照运行路径间的夹角自适应改变每段路径的加速度最高值,实现高精度液压机速度自适应控制。实验结果表明,所提方法可有效减少液压机静态误差与抖振,速度控制自适应能力强,具备一定抗干扰能力。

以某空分装置超低温液氧泵用机械密封为研究对象,建立了超低温机械密封模拟试验系统,以液氮为试验介质开展模拟试验,研究了吹扫氮气温度和声发射信号的变化规律,在密封启停过程中,密封端面间存在固体撞击,稳定运转过程中无固体撞击,密封端面间处于非接触运转。在启动过程中,超低温机械密封摩擦副间流体动压效应不足以形成完整的润滑膜,存在微凸体接触,声发射信号迅速增大并出现峰值,随着转速的升高密封端面流体动压效应增强,声发射信号逐渐降低,直至密封运行稳定,声发射信号趋于稳定。在停机过程中,随着转速的降低,因流体膜剪切效应降低,声发射信号先出现小幅下降,后因转速继续降低,流体动压效应不足以形成完整的流体膜,声发射信号迅速增大并出现峰值。整个试验过程中吹扫氮气温度在10.7~22.5 ℃之间,密封设计合理,满足设备现场使用要求。

阀控马达系统是雷达转台伺服系统的重要组成部分,其中电液伺服阀是高性能阀控马达系统的主要控制元件。电液伺服阀涉及机械、电子、磁场、流场等多学科领域,其数学模型较为复杂,传统的阀控马达系统模型缺乏对电液伺服阀的精确建模,因此极大地限制了电液伺服阀的结构设计和迭代优化。为满足某型雷达转台阀控马达系统高精度、高动态特性的要求,以阀控马达系统为研究对象,建立了包含电液伺服阀关键参数的阀控马达系统精细化数学模型。基于MATLAB/Simulink仿真软件对所建立的系统数学模型进行动态特性仿真和频率响应分析,为改善系统的动态精度和稳定性,优化电液伺服阀的结构参数提供理论支撑和仿真参考。

车辆转向过程中,存在稳定性与安全性低下问题,因此,提出基于自抗扰液压控制技术的汽车主动后轮转向方法。通过构建汽车横向动力学模型,并基于变动液压传动比精确计算后轮转向的期望横摆角速度;利用该期望横摆角速度作为跟踪目标,设计包含扩展状态观测器、跟踪微分器和非线性误差液压控制律的自抗扰液压控制器;通过获取附加后轮转角并调整,确保汽车能够紧密跟随理想模型,实现后轮转向的精准控制。仿真结果表明:通过跟踪车辆质心侧偏角与横摆角速度,并应用液压传动比,车辆稳定性得到显著提升,有效预防侧翻风险,确保行车安全。同时,该控制方法使汽车展现出优良的横摆角速度响应特性,且质心侧偏角预估值非常准确,对于提升车辆转向性能及行车安全具有重要意义。

滚珠丝杠是电液伺服设备中的关键传动部件,其结构设计会直接对力学性能产生影响并进一步影响其传动的稳定性与工作寿命。为了实现滚珠丝杠的快速设计建模与装配,探索滚珠丝杠副接触力学性能,研究滚珠丝杠副力学响应,基于Python语言,对ABAQUS软件进行了二次开发,实现了滚珠丝杠副的参数化建模与有限元仿真,通过ABAQUS求解器对滚珠丝杠副系统进行了静力学分析,研究滚珠承载情况以及螺母结构对其受载的影响。结果表明:基于Python的ABAQUS的二次开发,可以实现滚珠丝杠副有限元参数化建模和静力学分析的全过程,为后续研究螺母返向器的结构设计优化与滚珠丝杠材料选取提供了数据与方法。

液压空调通过液压传动实现能量的传递与转换,其内部的液压元件如泵、阀、马达等在运行过程中会产生压力波动、流量变化以及温度梯度,液压空调系统具有显著的非线性特性,其能量传递过程和响应受到热力学参数变化的影响,由于各个热力学参数之间存在耦合效应,导致空调的运行状态信息较难获取,单一模型构建的系统可能无法及时调整,从而导致负荷值剧烈波动和反弹现象的出现,对此,提出热力学参数耦合干扰下的液压空调负荷调控方法。首先需要模拟液压空调状态,建立其液压回路中能量传递过程(Energy Transfer Processes,ETP)模型并对其展开线性化处理,获得改进后的状态空间二次(State-space Quadratic, SQ)模型;然后基于SQ模型获取的热力学参数,在考虑不同参数之间的耦合效应的基础上,构建液压空调状态复合模型,对该模型展开离散处理解决热力学参数耦合干扰影响,获得液压空调的运行状态信息;最后提出降负荷和反弹抑制两种调控策略,将空调最大功率最小化与最大化负荷削减量设为优化目标,并建立对应的约束条件,通过调整工作状态完成液压空调负荷调控。实验结果表明:所提方法实现了液压空调负荷的有效调控,负荷波动功率幅值在0.4 MW范围内,温度波动范围在1 ℃以内,调控指令延时在1 s内。

煤矿巷道掘进机是矿业生产过程中的核心大型装置,其关键构成部分——液压系统无法避免随机振动负载的影响,致使液压系统作业稳定性很难保障,故提出煤矿巷道掘进机液压系统随机振动负载控制技术。基于光纤传感器、电流传感器、压阻式传感器获取液压系统随机振动信号相关数据,并提取其特征量,利用神经网络和D-S证据理论精准地确定液压系统随机振动信号,以获取到的随机振动信号结果为输入,通过自适应逆控制技术中的逆控制器实时调整控制输入,使实际输出控制参量与参考控制参量之间的误差最小化,进而得到更为准确的液压系统负载控制参量。利用所得的液压系统负载控制参量调整负载,实现煤矿巷道掘进机液压系统随机振动负载的有效控制。实验结果表明:所提技术能够将随机振动频率的范围控制在-0.1~0.3 Hz之间,可以保证液压系统作业的稳定性。

为满足某些受限工况下高压气动噪声处理需求,研制了一种适用于狭小封闭空间使用的小型高压消声器。该消声器主要采用阻性消声技术对高压用气设备排气产生的气动噪声进行降噪处理,结构上采取内外双支撑骨架设计,增强抗高压冲击能力,经过测试该消声器可承受35 MPa高压气体冲击,消声量可达到45 dBA以上。

目前伺服机构配套关节轴承的装配主要采用人工使用压力机完成,此方式需考验操作人员的熟练程度,操作依赖性较大,且装配效率较低,无法保证装配质量一致性;为了提高车间生产效率,提高车间自动化生产程度,提出了一种自动进出料的轴承压入工艺方法,即通过依托于三轴传动机械手自动进出料的轴承压入设备,优化传统依靠压力机装配方法。首先,对整体结构进行了设计,并介绍了工作原理;其次,对关键环节进行了研究,并对关键零件进行了校核;最后,对气动回路以及电气控制部分进行了介绍。压入设备工艺方法的提出,对提高车间轴承装配生产效率以及提高产品质量一致性具有重要的意义。

为了进一步提升乳化液泵总效率,基于传动系统、液力配流系统、压力控制系统方向开展能量损失控制手段研究。提出无减速机构的乳化液泵传动方式和基于网纹平顶珩磨的滑道内孔加工工艺,通过摩擦磨损试验验证乳化液泵十字头-滑道摩擦副的减磨降摩手段。研究高压填料密封预紧力对泄漏量的影响关系,通过试验验证能量损耗最低的预紧力,引入变频调速联动卸载阀替换原有压力控制系统,降低卸载阀卸载过程中的能量损耗。将以上研究内容应用于630 L/min,40 MPa乳化液泵并在巴彦高勒煤矿开展井下工业性试验,总效率可由原87%提升到91.5%。

为提高果实自动采摘的效率,深入践行科技强农、智慧农业理念,以番茄采摘为例,根据番茄果实采摘流程功能需求与人体手臂结构特征,设计二轴采摘机械臂,并利用ANSYS Workbench软件对其进行结构优化。末端执行器设计为柔性气压驱动的机械手,在RobotStudio中对机械手进行建构,并对其运动姿态进行仿真设置,最后对番茄采摘机器人视觉系统的关键部件相机进行设置与程序控制,构建完成了一套自动识别番茄采摘机械手控制系统。

为了选取合适的蝶板和阀座材料,保证三偏心蝶阀强度和密封性能,仿真研究了3种不同材料对三偏心蝶阀强度和密封性能的影响。结果表明:对于GH4169、铝青铜和聚三氟氯乙烯阀座,三偏心蝶阀的密封压力分布都不均匀,阀轴附近存在低密封压力区;合适的蝶板和阀座材料可以增加低密封压力区的密封压力,提高三偏心蝶阀的强度和密封可靠性,其中铝青铜阀座的密封比压比是GH4169阀座的2倍左右,具有较好的强度和密封性能。

球形泵是一种新型容积式液压泵,具有体积小、结构简单、功率密度高、可靠度高等优点,在微小型液压驱动领域具有广阔的发展潜力。目前针对球形泵的研究较少,存在理论基础、建模研究不完善等问题,在相当程度上阻碍了球形泵优势性能的发挥。因此,有必要完善球形泵系统理论与模型基础,建立一套较为通用的球形泵运动学分析方法,为球形泵的结构设计优化和推广应用提供理论支撑。基于球形泵独特容积理论,对现有两种构型(A/B型)球形泵结构与工作原理进行了剖析,分别建立了运动数学分析模型,构建了运动学特性与结构参数间映射关系;同时对两种构型的球形泵运动学特性进行对比分析,并通过建模仿真,验证了理论分析的准确性;最后,通过逆转机构运动链,设计了一种结构改进的新型球形泵,能够减小精密球面配合数量,提高工艺性,并实现球形泵的精确配流。

根据某航空发动机滑油系统滑油泵增压级转轴断裂发生故障,通过仿真、宏观检查、微观电镜扫描方法分析,得出转轴断裂的主要原因是转轴疲劳寿命设计不足,以及转轴加工过程中产生的重熔层诱发了裂纹产生,导致转轴在随发动机工作时产生了断裂故障。采用仿真手段对改进前转轴的疲劳寿命进行了分析,结果表明,改进前转轴的设计疲劳寿命仅为2.89 h,改进结构后转轴的仿真寿命为6830 h,满足要求。改进后产品通过了场内3000 h、场外2000 h寿命试验验证,表明改进措施有效,可以解决滑油泵增压级转轴断裂问题。

基于液压起落架试验台,联合液压系统、起落架收放系统和起落架结构进行综合试验,对一种飞机起落架收放系统的工作特性进行研究,得出液压系统输出流量和开关控制逻辑对起落架收放特性的影响规律。同时针对系统试验过程中出现的“起落架放下硬开锁”典型故障现象进行分析,判定是由于在放下起落架时“先抬起”的动作过程中放下管路出现背压,导致起落架硬开锁。最终通过理论研究和试验结果对比分析,准确定位故障原因,进一步深化对系统的认识。

在液压流体传动系统中,ISO 6149内锥面密封结构因其密封效果好而被广泛应用,但这种密封结构存在锥面孔较难加工,安装时易切密封圈等不足,提出一种新密封结构的设计方法。通过对比ISO 6149内锥面密封结构,对密封原理、特点及优越性做了详细分析,并给出密封参数确定方法,通过实际运用和仿真进行了验证。