轴向柱塞泵产生的压力脉动是造成液压系统不稳定的原因之一。压力脉动会引起系统的振动和疲劳失效,甚至损坏元件造成巨大损失。柱塞泵的压力脉动主要是由于其运动方式产生的运动流量和自身结构造成的动态流量在阻抗的作用下形成。主要介绍和讨论了国内外研究人员在这一领域内的研究,包括压力脉动的产生原因,测量方法,各种因素对压力脉动的影响及优化方案,以及在泵的结构外部安置主、被动脉动控制器。作为进一步研究柱塞泵压力脉动的基础。

针对WindPACT1.5 MW机组,通过大涡模拟探究风轮5°仰角时周期性脉动源(仰角、塔影效应、偏航、风剪切)对风力机总功率的影响,并结合逆叶素动量理论,进一步分析功率与升力系数之间的联系。结果表明,仰角、塔影效应加仰角与偏航加仰角均使得风力机总功率产生“3P”的波动规律,而风剪切加仰角使得总功率产生“锯齿状”的高频率波动规律,其中偏航是总功率损失的主要因素,塔影效应是功率波动的主要因素,且发现升力系数波动规律与功率单周期内的波动规律相似。

针对某型挖掘机市场作业出现回转启动抖动、制动锁不住现象,进行厂内回转试验研究。考虑液压因素所致,故搭建试验平台,采集回转马达压力,陀螺仪采集回转运动过程中的角速度、角加速度以及制动时间、制动角度,振动传感器采集驾驶室悬置主被动侧加速度信号,评估回转支承抖动对驾驶室悬置隔振性能的影响,进而研究驾驶室噪声。结果表明,试验样机振动噪声性能较好,工作装置单动作、回转性能与高端机型差距不大,铲斗内收单动作时间增加16.0%,斗杆内收时间增加13.3%,动臂提升加回转时间增加14.6%,液压缸行程减小9.6%,铲斗提升高度下降7.9%,装车高度稍低。提出的试验方法可以建立切向力与回转角度关系,解决试验之前拉力计需与铲斗回转方向共线的问题。采用PID控制方法,优化压力波动范围,使得回转过程中稳定性好,抖动现象有所改善。

为探究双作用液环压缩机壳体型线对其内流场及性能的影响机理,采用DFFD参数化方法对多级双作用液环压缩机椭圆形壳体型线进行响应面优化分析,并结合NSGA-II多目标优化方法对吸排气区壳体型线进行协同优化。采用VOF多相流模型对该液环压缩机全流域进行非定常计算,双作用液环泵内相态场、压力场基本呈径向对称分布,吸排气区域及叶轮壳体内流场与单作用液环泵分布规律基本一致,随着级数增大液环内的气相区域逐渐减小。响应面结果表明吸气量的大小主要取决于吸气口始端和末端的壳体型线,当R_A值趋于0水平,R_B处于低水平时,吸气量趋于最大值。轴功率主要受吸、排气口始端位置壳体型线影响,R_A,R_C值越小,轴功率越小。效率的大小主要取决于吸气口始端和末端的壳体型线,且R_A值越大,R_B值越小,效率越高。在额定出口压比条件下,以吸气量和效率作为优化目标对液环压缩机进行NSGA-II多目标优化,获得其Pareto前沿的最优效率设计J和和最优流量设计K,J方案流量和效率分别高于原方案1.40%和2.53%,K方案流量和效率分别高于原方案16.4%和0.61%。

重载列车通过波浪干扰下的高架浮桥时,桥梁在竖向和横向会产生振动,列车存在偏载时,还会导致桥梁两侧产生位移差。针对以上问题,建立液压系统非线性模型,结合模糊滑模控制、交叉耦合同步控制和三状态反馈控制方法,通过液压自适应支座对波浪干扰和桥梁振动进行主动控制。利用ADAMS和MATLAB/Simulink进行联合仿真,结果表明:液压自适应支座能有效控制桥梁振动和两侧位移同步误差,对波浪升降能实时补偿,提高了列车通行时的安全性。

为了提高多级离心泵的水力效率,以次级叶轮的进口直径为优化对象,保持叶片型线的方格网不变,共设计了5组具有不同进口直径的水力优化方案,基于RNG k-ε湍流模型进行定常数值计算,探讨次级叶轮进口直径的变化对多级离心泵水力性能的影响。结果表明:在一定范围内减小叶轮进口直径,能够降低叶轮的扬程与轴功率,但扬程减小的幅度有限,最低扬程仅比最高扬程减小了0.64%,而轴功率的降低幅度比较明显,最小轴功率比最大轴功率降低了1.90%,最终可使叶轮的水力效率提高1.29%,多级离心泵次级叶轮的进口直径存在最佳值,能使泵的水力效率相对较高。

为提高液压支柱的损伤检测效率,避免漏检问题,提出一种基于超声波的损伤检测系统设计。系统以三轴控制系统为控制核心,结合信号检测模块、主探伤模块、运动控制模块、预处理模块等有效地实现液压支柱检测的螺旋扫描式检测。超声探头的进给运动由滚珠丝杠、轴向定位导轨、滚筒支撑机构等实现,便于管道损伤位置的精准查找和定位。各功能模块中的机械结构协同运行,自动化程度高,能够有效解决常规定点测量方式的不足。

船用压缩机的减振降噪以往主要是通过增加减振装置、加强筋板或优化曲柄连杆结构等途径解决。基于船用压缩机减振降噪的需求,设计开发了曲柄圆滑块传动机构,从传动结构角度来降低船用压缩机的振动噪声。建立了机构的三维模型,并基于含间隙的运动副对传动结构做了仿真分析。

钢丝绳卷扬提升式垂直升船机运行过程中,钢丝绳之间受力不平衡造成拉伸长度不均,导致船厢纵倾。为此,提出一种升船机液压动态调平控制方法。根据运动学原理建立液压的钢丝绳、液压缸及其活塞动力函数后,构建液压管道连通函数。运用比例放大装置、比例调速阀、液压缸与传感器搭建液压调平系统闭环传递函数。采用双输入三输出的动态矩阵、模糊理论设计控制装置,通过隶属度函数、加权平均算法求解最佳控制参数。根据此参数动态调整控制装置,实现液压平衡。实验结果表明,所提方法调平控制精度高,且控制用时短,能够有效保证升船机液压安全稳定。

通过使用流体仿真软件ANSYS/Fluent,采用动网格的方式,在滚柱自转速度为13589 r/min时,对滚柱式叶片泵凹槽腔内的流场特性进行仿真分析。滚柱在凹槽腔内缩回和伸出运动分别对应排油和吸油状态,主要阐明了滚柱在这两种运动状态下,凹槽腔内流场的压力与速度矢量的变化情况。

飞机液压管路处于大功率、变工况状态下极易出现管路内部振动的现象,从而影响飞机液压系统动态响应的稳定性,为了抑制变工况下飞机液压管路振动带来的影响,在飞机液压管路系统结构和动力学分析的基础上,建立了变工况下飞机液压管路的等效数学模型,对液压管路系统动态响应进行影响分析,采用支撑优化策略对振动特性影响进行优化,继而提升飞机液压管路系统的动态响应能力,在建立的动态响应试验环境中对动态响应优化进行验证,实验结果分析验证了液压管路动态响应特性和支撑优化策略的可行性和稳定性。

针对驱动机械的多缸液压系统,为实现各个液压缸之间的协同运动控制,提出一种基于前馈控制器的自动协同控制方法。首先分析多缸液压系统,确定每个液压缸的动态控制方程,然后将协同控制分为前馈控制器和自适应PID控制器两部分。其中,前馈控制器通过分析系统的反馈信息,预测可能存在的液压缸运动误差,并设计前期处理措施;自适应PID控制器结合自适应技术和PID控制器优点,自动识别各液压缸的实时负载情况,按需调节液压缸的输出流量,从而实现自动调整与协同控制。测试结果表明:该方法有效降低了各液压缸间的同步误差,可将误差控制在合理范围内,确保液压系统始终处于平稳的运行状态,不会出现较大的波动。

为确保液压制动系统的可靠性,基于虚拟仿真技术,对液压系统的动力响应和盘式制动器的热力学特性进行了研究和分析。根据液压加载机理推导出有效制动压力计算方法,在恒压制动条件下,基于Car Sim得出分时控制和并行控制方案的轮缸压力响应。采用热机耦合方法,基于ABAQUS得出风冷盘式制动器的瞬态温度场和应力场。研究结果表明,分时控制可实现更短的制动周期,并行控制能够获得更高的轮缸压力,制动系统的效能较高。

基于某系列的SUN经典平衡阀典型结构及性能特点,给出该系列平衡阀开启的平衡条件及其回路的一般性能指标。在此基础上针对冶金特种车辆常见的平衡回路,从负载特性、保压能力及工作周期占比3个方面,重点分析了3种典型平衡回路的工况特点。进一步采用框图分析、对比计算、AMESim仿真等方法指出各自平衡回路在变量系统中应用时的可靠性、调速特性、节能特性等方面的指标差异与局限,为特定工况下平衡阀选择及其平衡回路的设计及优化提供有益参考。

某型氢氧发动机先导式电磁阀进行吸合电流检查试验时,电流曲线出现多次异常吸合现象。针对此现象,结合电磁阀结构特点,采用AMESim仿真软件研究了入口压力、电磁阀吸合时间、衔铁处顶杆孔径、流体介质、产品安装角度、排气孔等效面积及气垫腔容积对衔铁运动的影响。结果表明:顶杆孔径减小、测试产品安装反向、气垫腔容积增大容易引起衔铁的振动,进而引起电磁阀电流曲线的抖动;将仿真分析结果与试验实测曲线进行对比,结合试验时产品测试情况,顶杆小孔孔径减小是引起电磁阀异常吸合现象的原因,并提出了对电磁阀结构的改进优化方案,对今后电磁阀结构设计给予一定的启示。

在施工过程中,旋挖钻机的主要作用是成孔,传统旋挖钻机动力头液压系统,在波动载荷下控制的稳定性和控制效果较差,为了提高旋挖钻机动力头在波动载荷下的工作性能,设计一种针对波动载荷环境的旋挖钻机动力头液压系统控制方法。通过对旋挖钻机动力头液压系统的结构展开分析,根据分析结果建立数学模型,研究系统刚体在波动载荷下的受力情况;基于受力情况分析结果建立控制模型,分别控制系统的发电机、液压泵和负载,实现旋挖钻机动力头液压系统的发动机-液压泵-负载联合控制。实验结果表明:设计的方法控制稳定性高,且控制性能好。

根据空气压缩机供油润滑系统的特性,从能量守恒和质量守恒基本方程出发,建立了空气压缩机润滑系统数学模型。通过对该模型的分析可知,在润滑油管路中加装节流装置可实现对空压机润滑系统油压的增加。试验结果表明该理论模型是合理的,该模型及分析结论对空压机润滑系统的优化设计具有一定的指导意义。

传统土压平衡式盾构机主驱动密封压力控制采用一种油气混合压力控制装置,该装置承压能力不超过0.6 MPa。在操作过程中需要技术人员实时调节,对人员操作要求较高,存在误操作等安全风险,严重时会导致掌子面塌陷、主驱动密封失效、主轴承损坏等严重后果。为解决这一问题,设计了一种土压平衡式盾构用主驱动密封气动压力控制系统及其控制方法。该系统根据土压平衡式盾构机土仓压力的变化自动调节主驱动密封腔压力,并将主驱动密封的最大承压能力提高至0.8 MPa,显著降低人员操作安全风险。该系统对需高承压盾构施工的设备制造及操作有较强的指导意义。

针对某型变量泵壳体回油压力超高问题,运用AMESim软件对变量泵进行仿真分析,得出了转子倾覆和控制系统响应过快是导致压力超高的主要原因,最后,根据仿真结果对相关结构进行优化设计,并试验验证了改进措施的有效性。

液压管路的清洁度极大制约着整个液压系统的油液污染度,传统的管路液压油洗方式存在效率低、污染大且对管接头有损伤等问题。将海绵弹丸清洗技术作为替代工艺技术,通过进行弹丸发射压力试验、弹丸类型配比试验、清洗次数试验及验证,形成用于航天装备液压管路海绵弹丸清洗的工艺方法,实现了航天装备液压管路的高效率、低成本、绿色清洗。

设计了一个二通插装阀控制系统,介绍了该系统设计流程,并对开发的油路块进行了装配试验,解决了该系统在测试过程中的问题,最终优化设计,满足使用要求。

基于增材制造技术思路构建了F8型空气分配阀结构模型,利用Fluent软件对F8型空气分配阀内部流道进行仿真优化,利用ANSYS进行有限元仿真进行残余应力和变形量分析,采用试验手段对仿真结果进行验证。结果表明:基于增材制造技术制造的F8型空气分配阀可以实现部件轻量化和提高列车制动性能,中间体相比于原设计可减重 89.0%,最小级位常用制动和大级位制动时制动缸充风速率可分别提升13.5%和 21.6%,部件残余应力和变形量可满足使用要求。提供了基于增材制造技术的F8型分配阀结构优化设计的新思路,也对其他结构复杂产品的智能制造提供了重要参考。

针对目前乙烯装置急冷油泵机械密封在现场使用效果不佳、运行寿命短的问题,根据急冷油泵的工况特点,分析了其密封难点,推荐了一种适用于乙烯装置急冷油泵的密封辅助系统方案及机械密封结构。该结构成功运用在多个乙烯装置急冷油泵上,运行稳定,使用寿命显著提升,达到了优化改进的目的。