针对长大编组车辆驼峰溜放作业的连续多次作业需求,根据驼峰车辆减速器液压系统原理图,通过AMESim建立系统模型,进行仿真分析,获得液压缸在不同温度下制动缓解时的动态特性;制定试验方案,搭建减速器试验台进行性能试验,对三种温度下的试验数据进行分析。仿真和试验结果表明,此车辆减速器系统满足长大编组车辆驼峰溜放作业工况要求,且20 ℃环境温度下制动缓解时间分别缩短了56%和44%,为车辆减速器的液压系统设计提供案例参考。

海水环境恶劣复杂,常规机械密封在海水环境下其金属件会遭到严重腐蚀,摩擦副在海水硬质杂质的磨损下易失效从而发生泄漏,大大降低了机械密封的使用寿命。为保证水下作业设备的安全与稳定运行,设计一种用于水下的机械密封,其金属件选用双相不锈钢材质,具有较好的耐腐蚀能力。摩擦副选用“硬对硬”的结构形式,能够抵抗海水杂质的磨损。此外对非补偿环端面采用硬化处理,提高表面硬度,降低表面摩擦系数。对该密封进行连续5 h运转模拟试验,以油作为工艺介质,在压差为0.1 MPa的工况条件下,泄漏量只有0.33 mL/h。

在实际流程工业中,用单级蜗壳式离心泵反转作透平无法有效地从高压液体系统中回收能量,需采用多级导叶式离心泵反转作透平来回收这部分能量,而现阶段理论不能预测多级导叶式离心泵在透平工况下最优工况点性能参数。此外,离心泵作透平回收液体余压能量时,实际流道内液体往往具有一定的黏度,介质黏度的变化会导致其在透平工况下最优工况点的性能参数较介质为清水时会有差异。为研究实际工业流程中多级导叶式离心泵的选型问题,借鉴离心泵叶轮和压水室的匹配原理和ISO国际标准《输送黏性介质离心泵的性能修正》的修正方法,理论推导了黏性条件下基于导叶与叶轮匹配关系的性能预测公式,得到介质为黏性液体时泵工况与透平工况之间的流量之比与扬程之比,通过数值模拟的方法验证理论推导的准确性。结果表明,性能预测公式得到的流量之比与数值模拟方法得到的流量之比的误差在4%~6%,而扬程之比与数值模拟结果之间的误差在2%~7%。证明研究可为多级导叶式离心泵作透平用于回收黏性液体中余压能量时的选型提供依据

基于对隔水管下部总成不同工况的分析,对其液压控制系统内的续油管剪切闸板、钢丝剪切阀及延时驱动装置等关键元器件进行AMESim建模后分析,并针对不同工况对液压控制系统进行仿真研究。利用AMESim平台进行机械、电器、液压联合仿真,分析研究匹配参数,从而验证液压控制系统配置能完整完成“首次脱离-回接-二次脱离”的工作任务,为隔水管下部总成液压控制系统的工程开发提供了理论指导。

以NREL 5 MW风力机后掠叶片为研究对象,结合复合材料铺层在ANSYS APDL中设计叶片有限元模型,通过CFD方法求解剪切指数为0.2时直叶片和两种后掠叶片(后掠2 m和后掠4 m)在0°和180°方位角下的气动载荷发现后掠4 m叶片在后掠段有明显的降载功能,随后使用ANSYS静力学模块对各叶片进行模态、静力学计算,分析不同后掠叶片的结构特性。结果表明:相较于直叶片,后掠4 m叶片有较好的降载性能,在0°和180°方位角下轴向力在0.8R处最大可降低7.5%和9.1%;随着后掠量的增加,一阶模态频率逐渐减小,一阶频率与3倍基频3P分别相差13.4%,11.9%及10.2%,因此不会发生共振;同一方位角下,后掠4 m叶片的叶尖位移最大,直叶片次之,后掠2 m叶片叶尖位移最小。

为降低柱塞马达的噪声,提升液压系统的稳定性,针对斜轴式柱塞马达的外壳进行了振动和噪声特性分析。首先对马达的内部激振源和振动传递路径进行分析,然后在ANSYS中对外壳依次进行模态分析、谐响应分析,获得对外壳结构动态性能影响最大的模态频率及工作时结构振动剧烈的区域,最后在半消声实验室对斜轴式柱塞马达进行噪声测试,验证了仿真结果的准确性。研究结论为斜轴式柱塞马达的减振降噪技术提供了新思路。

结合生产应用中出现的卸荷阀铜套磨损问题,运用Fluent软件中的多相流欧拉模型,对工作介质为乳化液的卸荷阀主阀腔内部流场进行固液两相流数值解析。研究分析表明:固体颗粒在阀芯与铜套形成的配合间隙中存在聚集现象;直径7 μm的固体颗粒在间隙内易引起轻微磨蚀;直径10 μm的固体颗粒在间隙内引起严重磨蚀磨损,产生新的固体颗粒,使间隙内固体体积分数最大值升高至进口的3倍左右。针对固体颗粒物聚集引发的磨蚀磨损问题,提出优化方案。通过仿真分析,证明在阀杆上加工环形槽,并在槽间凸肩上打径向孔的结构可起到疏导固体颗粒、缓解磨蚀磨损的作用。

基于某核电站反应堆压力容器高温法兰用的金属C形密封环,给出一种高温密封检测的试验系统,用于进行金属C形密封环的高温循环和高温持久密封泄漏率的检测试验,温度适用范围为60～650 ℃;通过该高温密封试验台架,可检测出在经过多次高温循环和长时高温工况后金属C形密封环的泄漏率,其设计理念可供其他高温用金属静密封环的密封泄漏率检测的借鉴。

针对现有电液伺服系统的非线性、参数不确定导致轨迹跟踪精度低的问题,提出了一种非线性自适应输出反馈控制器。分析了液压系统的非线性模型,为控制器设计提供理论基础。非线性自适应输出反馈控制器包含自适应线性扩展状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)和非线性扰动观测器(Nonlinear Disturbance Observer,NDO),用来估计系统中不可策略状态以及惯性载荷动力学中的失配扰动。实验结果表明,所提出的非线性自适应输出反馈鲁棒控制器可有效解决PI控制器存在的谐振问题。

直驱式负载敏感多路阀对阀芯与阀体之间的配合间隙要求较高,受液压油的高压作用,阀体主孔与阀芯在工作时会发生变形从而影响液压卡紧力,进一步影响多路阀的滞环。针对上述问题,以研究高压下阀体主孔的变形及配合间隙锥度的变化为出发点,分析直驱负载敏感多路阀的流道结构特点,对具体流道及具体阀体阀杆配合面进行区分,并通过不同工况下阀体受压流道的不同,确定多路阀工作过程中可能出现最大变形的高低压配合面,采用ANSYS数值分析手段,对上述高低压配合面的高压变形大小及锥度进行仿真;根据仿真结果,提出减小阀体主孔高压下变形的几种流道设计思路,并优化阀体后方再次进行仿真。仿真结果表明,优化后阀体主孔变形与锥度变化都有所改善。

以高温高压球阀为研究对象,通过对密封必需比压和弹簧预紧力进行理论计算,建立组合密封结构和阀座与球体接触的有限元模型,并对球阀在不同介质压力下的阀座密封面的密封特性和接触疲劳寿命进行了分析。结果表明,随着内部介质压力的增大,球阀球体与阀座上的等效应力和密封比压呈现上升趋势,最大密封比压出现的位置在密封面与球体接触的外圈边缘处。通过接触疲劳寿命分析得到结果显示,密封面与球体接触的外圈边缘处接触疲劳损伤达到最大,接触疲劳寿命最小,与最大密封比压分布位置相同,这也说明在长期工作情况下,该位置属于薄弱区域,在设计、加工和维护过程中应加以关注。

基于某型民用客机刹车系统架构,介绍了国内某型民用飞机刹车系统所配套的刹车控制阀的结构及工作原理,通过AMESim软件建立基于结构化的模型,仿真分析关键参数,如负载容积、弹簧预紧力、滑阀遮盖量、喷嘴前置级阻尼孔孔径、喷嘴孔径、回油路阻尼孔孔径、喷嘴挡板间隙、弹簧管弹性模量、弹簧管壁厚及磁间隙等对刹车控制阀输出特性的敏感度,辅助产品正向设计,指导产品装配调试,帮助定位产品故障原因,提高产品的性能稳定性及可靠性。

先导式高压溢流阀作为轴向柱塞变量泵或轴向柱塞变量马达的安全阀,其工作性能将直接关系到轴向柱塞变量泵、轴向柱塞变量马达及系统的安全性与可靠性。针对某型高压溢流阀,对其进行工作原理介绍以及数学计算,并通过AMESim建立仿真模型,探究节流孔直径、先导弹簧预紧力和主阀弹簧预紧力对高压溢流阀的开启压力、压力超调量、压力超调稳定时间及卸荷时间的影响,对高压溢流阀的设计具有指导意义。

疲劳和磨损失效是变量柱塞泵的主要失效模式,遵循失效机理不变的原则下,调高转速、提高压力、增加流量、改变温度对变量柱塞泵的寿命也将产生影响。基于该观察,介绍并提出了一种关于A4VSO125HD变量柱塞泵的加速寿命试验方法,该方法通过选择合理的加速因子,能够用500 h完成变量柱塞泵1000 h的耐久性考核试验,相关结果分析也有效验证了采用加速方案对产品选型的重要意义。

为了更加高效的利用高空风能,作为绿色清洁能源之一的风力发电,朝着风电机组单机容量越来越大、承载基础的塔筒建设高度越来越高的趋势发展。传统锥筒式全钢塔筒逐渐被预应力混凝土-钢组合塔筒所取代。预应力混凝土-钢组合塔筒兼具混凝土塔筒及钢塔筒两者的优势,具有承载力高、稳定性好、运输施工维护方便、建设成本低等特点,以适应较高高度风电场的需求,代表了未来风电塔筒结构发展的方向。由于高空风载荷大、风电机组的偏心载荷大等不利因素,导致提升过程中产生大弯矩和扭转的工况。因此,导向问题已成为预应力混凝土-钢组合塔筒建设中需要首先解决的技术难题。针对这一难题,创新研制了超高钢混风电塔筒导向液压系统,结合传感检测和智能控制算法,克服上述不利因素,依次将混凝土内塔筒和中塔筒提升到位,高质量地实现了国内陆上最高的国家电投鲁阳170 m高的风电钢混塔筒的安装。

串联机械臂分布式电液伺服系统是部件高度耦合的复杂控制系统,针对其高负荷大功率状态下运动稳定性能下降的问题,在串联机械臂分布式电液伺服系统结构和动力学分析基础上,构建了分布式电液伺服系统的运动控制模型,利用扩展劳斯稳定性判据构造了串联机械臂的运动稳定性判据,进而充分地分析了串联机械臂运动失稳的影响因素,采用滑模控制策略优化串联机械臂分布式电液伺服系统的运动稳定性能,在模块化实验环境中验证了控制方法的可靠性和有效性,通过对实验结果的分析,所设计的滑模控制方法能够快速有效提升串联机械臂分布式电液伺服系统运动稳定性能。

根据某航空发动机滑油系统滑油泵出口流量无法调节的问题,采用AMESim建立了滑油泵调压特性分析模型,分析了不同弹簧刚度下滑油泵的调压特性,结果显示通过合理匹配弹簧刚度和预紧力,不同刚度的弹簧均可以满足系统调压的需求,且趋势为大刚度弹簧需要较小的预紧力,小刚度弹簧需要较大的弹簧预紧力。通过增加弹簧调节空间和减小弹簧刚度的措施解决了滑油泵出口流量无法调节的问题。对不同弹簧刚度的滑油泵进行了高空性分析,结果显示不同刚度的弹簧在高空性表现具有较高的相似性,小刚度的弹簧具有更好的高空性能。

针对某特种公路运输半挂车转向液压系统进行了优化,优化后的液压系统降低了车辆受环境温度变化的影响、消除了行车摆尾现象,改善了整车的转向性能。

在电液控制系统中,为实现液压缸的速度控制,采用一种电流控制输出PWM_I的控制技术,对通过比例阀的电流实时控制,结合比例阀的体积流量调节特征曲线图,使用经典PID控制理论,成功实现了对液压缸速度的控制。PWM_I控制技术已成功应用于多个电液控制系统的液压缸速度控制应用中,为实现液压缸速度的控制提供一种可行的解决方案。

甘蔗横向种植具有用种少、单位面积出苗率高、甘蔗含糖率高以及抗倒伏能力强等优势,可以自动连续完成开沟、施肥、落种和覆土等工序。甘蔗作为广西重要的产业支柱,对广西的发展尤为重要。液压系统是甘蔗种植机的一个重要组成部分,做好液压系统设计对甘蔗横向种植机的性能及工作效率的提高十分重要。针对甘蔗横向种植机性能和结构的要求,通过分析对比的方法,选出合适的液压元件和液压回路,合理的设计了第一代样机的液压系统,该液压系统对甘蔗横向种植机的工作性能的提高起到了重要的作用。

提出了一种基于电液比例技术和负载敏感技术的兼容有人驾驶和无人驾驶转向功能的大流量和中小流量液压转向系统,分别阐述了两种系统的组成、液压原理和控制方法,为各流量需求的兼容有人驾驶和无人驾驶转向功能的非公路矿用自卸车液压转向系统的设计提供了一种原理方案。

某航空机轮外场出现慢漏气现象,故障定位于气门嘴组件处,该机轮配装的专用气门嘴组件来自航标气门嘴组件的结构改进。通过故障核实、分解检查和进一步分析,发现漏气是由于气门嘴帽与气门芯、出现干涉,导致气门芯的芯座密封被异常打开所致,气门嘴帽内未装橡胶垫片并非核心因素,主要症结在于气门芯安装后高出气门嘴体端面超量。采取适度增大气门嘴体内锥直径(改动量最小),将气门芯安装后的位置限制在不高于气门嘴体端面,消除了干涉隐患,相关改进措施也被推广到了航标气门嘴组件。