掘进机常用于隧道施工,不断向大型化方向发展,功率需求越来越大,对驱动系统的核心部件泵提出了高压力、大排量的需求。泵的寿命及可靠性直接影响到掘进机的技术水平。基于此,提出了一种针对某国产轴向柱塞泵的寿命预测方法,建立加速寿命模型,通过加速试验提取关键特征参数,获取泵的加速寿命,并计算出泵在额定工况下的寿命。通过泵在掘进机中的实际搭载应用,验证寿命预测的准确性,并依据泵的预测寿命完成置信区间的可靠性评估。

针对某双端面机械密封,分析了硬质合金配对碳石墨、硬质合金配对碳化硅两种组对方式在不同温度的清水和液压油中的温度场,结果显示:冲洗液为水时,冲洗流量增大,密封环温升下降不明显,冲洗液为油时,冲洗流量增大,密封环温升下降较大;液压油作为冲洗液时密封端面最高温度较水作为冲洗液时最高温度高25～42 ℃;采用水作为冲洗液时,冲洗液在不同温度下密封环最高温升都在11 ℃左右,合理控制冲洗液温度可有效解决密封环端面温升问题;采用液压油作为冲洗液时,密封环端面温升在33～54 ℃之间,单纯控制冲洗液温度和流量都不能有效降低密封环温升,在此工况下硬质合金和碳化硅组对性能更优。

基于旁路回油散热原理对回油单向阀进行选型,并试验验证其液压性能参数。试验结果表明:回油单向阀进口压力为0.28 MPa,小于限值(0.30 MPa);进口流量为120 L/min,小于限值(200 L/min),压力流量满足设计要求。采用该回油单向阀进行热平衡试验,水温、液压油温度、机油温度均小于限值,热风回流虽存在,但对热平衡影响较小。试验采集水温与车载终端显示温度差异为0,试验采集液压油温度与车载终端显示温度差异在3%左右,可验证试验数据有效性。

针对滚压成型工艺下无扩口导管接头,将三维滚压过程简化到二维平面进行分析,建立成型扭矩及螺母预紧力矩的等效换算方程,对导管-管套接触面间的密封机理进行解析。基于无扩口导管接头二维有限元模型,对滚压接触面间的密封性能进行评价,得到四处有效密封带。同时,深入探究了滚压成型扭矩以及装配状态下介质压力对接头体密封性能的影响规律,结果表明,成型扭矩及介质压力均对接头体的密封性能具有正向作用。最后,进行了接头体在2倍工作压力下耐压试验,经检验试验件无泄漏情况,证明接头体具有良好的密封性能。

由于受到高频剪切应力,行星变速箱行星轴的止动片易发生疲劳断裂。为提高行星变速箱可靠性,依托有限元建模方法,预测了止动片寿命随厚度的演变,确定了不同厚度区间对寿命的收益。结果表明:有限元模型真实还原了工程中止动片的失效模式,验证了建模方法的可靠性。3 mm止动片在实际工况抗冲击次数约为1.484e+06次,受到冲击的表面所受力的大小为110 N。厚度为4 mm 时,止动片最大可承受剪切应力的次数达到5.202e+06次,约为3 mm厚度止动片可承受次数的3.5倍。此外,理想止动片的厚度取值范围是4~4.5 mm。本研究的建模方法和结论为行星传动系统的寿命提升提供了重要参考。

织构化表面具有显著地提升接触面动压润滑特性,降低接触面摩擦磨损的作用。液压元件织构化表面由于实际应用中受到工作压力的影响,其基底材料会产生形变,该形变量会影响到表面织构结构,同时由于织构的碎屑收集作用,使得织构内部结构产生变化。因此,对织构化表面在液压工况下的形变与碎屑收集引起的变化进行综合分析,结合二次润滑理论,对织构化表面在液压元件接触面中的作用机理进行研究。研究分析了织构化表面在液压工况下织构的留存性能及动压润滑效应稳定性的保持,验证了织构在实际应用中的可行性,介绍了综合形变与动压润滑效应的关系,将二者在工作时间上进行匹配,并对织构“二次润滑”的来源与作用机理进行了揭示。

为了提高轨道运输车辆制动期间的安全性、避免车辆侧翻事件的发生,提出轨道运输车辆液压制动系统车轮防抱死冗余控制方法。分析液压制动系统的制动方式,并初步建立液压制动防抱死策略,在经典卡尔曼滤波算法的基础上,结合贝叶斯法则与先验估计法,实现液压制动系统的状态跟踪,得到车辆质心实时偏移测量结果,当测量结果超出偏移量正常波动范围时,判定液压制动防抱死策略失效,即刻启动防抱死冗余控制策略。防抱死冗余控制作为液压制动系统控制失效时的备份控制方法,将抗积分饱和算法与滑模控制算法相结合,避免因滑模控制器自身控制率饱和造成的制动系统超调及振动,有效实现了车轮制动力的调节分配,保证车辆制动期间的行驶安全。实验证明,所提方法在轨道运输车辆制动过程中,能够实现车轮滑移率的稳定控制,有效避免车辆脱轨事件的发生,为轨道运输车辆的制动安全提供重要保障。

针对微启式安全阀在起跳时失效的问题,以DN50弹簧式安全阀为研究对象,进行了3种典型工况的瞬态流场仿真分析。并对各工况下阀芯头部所受的流体压力脉动时域信息进行监测和快速傅里叶变换(FFT),通过分析各工况云图、时域信息和频域信息,深入研究了安全阀起跳失效的机理。结果表明,安全阀处于低起跳高度工况时,介质的高流速是引起阀芯和阀座发生冲蚀破坏和腐蚀破坏的主要原因;安全阀起跳高度是影响其阀芯上压力脉动剧烈程度的重要因素,且阀门起跳高度越小,进出口压差越大,介质作用于阀芯的压力脉动会越剧烈;阀门起跳高度越小,发生流激共振时的振动频率越高,更容易导致安全阀失效。

以某小微冲压模具厂因薄板材料自动送料器在使用中经常出现故障影响其生产效率,且设备在安装过程中要在机床上打孔,对机床有损伤为背景,在不增加过多成本的基础上,对其气动系统进行改进设计,同时对控制系统的电路做详细设计,给出推、拉料气路系统设计图及电控系统设计图,详细描述其工作原理。将改进设计完成后的气动及电控系统在FluidSIM 4.2软件中建模并仿真,分析各缸的位移、速度-时间特性曲线;给出设计完成后系统的封装图和封装说明;最后将改进后的气动系统与原系统作对比分析,总结其各自的优、缺点。结果表明:改进设计后的气动系统不仅降低了设备的故障率,避免了在机床上开孔的弊端,还能实现送料速度的有效控制,给设备后期的维护、保养带来便利,为系统的进一步升级改造指明了方向。

压缩空气在气缸内膨胀做功时,气体压强的大小和物体弹射的速度(加速度)有关,而气缸内气体充气时间的长短又决定了弹射能否成功。气缸充气时间与气缸的进气口半径、充气压强的大小有着密切关系。对气缸充气时间的理论分析及其与进气口半径、充气压强的关系进行探讨。

为替代蒸汽发生器一次侧高水位堵板装拆人工作业,利用形状记忆合金的超弹性,通过在密封组件中预埋形状记忆合金,研制了一种新型密封组件,为在核电高辐射区域应用机器人实施关键设备检修——高水位堵板装拆作业奠定了基础。与传统密封组件相比,新型蒸汽发生器高水位密封组件的结构及性能得到极大优化:省去了干密封—自密封—湿密封3道充气环密封,结构更紧凑轻便,堵板装拆机器人执行末端负载大大减轻(新型密封组件小于5 kg);预埋的形状记忆合金圈采用三道同心圆分布和二次硫化工艺,解决了金属/非金属硫化成型变形问题,回弹性好,从而满足密封组件可折叠进入,同时又可以在仅有中板支撑时稳定、准确地落座在主管道法兰环座上。

开展了压力容器充放气接头的结构设计与分析,并对充气接头的密封性开展了试验验证,针对试验结果进行分析,提出后续开展充放气接头结构优化的方向。为后续同类型压力容器充放气接头的设计与分析提供了方法和思路。

针对机载氧气系统现阶段小型化、轻量化、集成化及安全要求高等的发展需求,介绍了一种机载备用氧气系统用四通装置的设计方法,并通过样机试制、试验验证及随总体试飞,验证了该理论设计方法及有限元仿真的正确性,为后续氧气类产品的工程设计及氧气安全方面的研究奠定了基础。该机载四通装置以阀体为主要载体,通过集成充气阀、高压泄放阀、保压阀、过滤器、气瓶接口及输出口(含单向阀)等,保证各功能的实施,能安全、可靠地流通高压航空呼吸用氧,并能够进行超压爆破释放、防止瓶内压力超标、防止逆流及过滤多余物等功能,同时具有结构紧凑、集成化高、重量轻、密封性好、环境适应性强及与氧气兼容性好等优点,该产品已成功应用于某机载备用氧气系统。

以实际试验为基础结合有限元数值模拟方法,探讨DN300-900LB平行闸阀的密封性能与改进方法。结果表明:改进前闸阀开启后内腔流体作用于单一闸板受力明显及闸板处于流体中有一定晃动现象,造成闸板密封面冲刷与同心度偏移长时间使用引起泄漏,改进后闸板采用多个零件组合而成,导向板和S型弹簧固定即可保住同心度又降低流体对闸板影响,使管道设备安全运行,该研究成果不仅对改进闸板结构提高密封性具有科学的指导意义,还为该类管道产品设计提供参考依据。

喷头在高压水射流清洗技术中发挥着重要作用。为了充分发挥气液两相射流湍流效果,设计了一种震荡交换高压水射流装置。经细小口径高压水以高速射流流出,腔室内因其流速过快产生负压,均匀混合水和气体,经上喷嘴高压水向混合腔流动,均匀混合气体及高速射流,速度一致且在喉管完成震荡交换后再一起射出。清洗参数实验结果表明:在靶距增加情况下,射流打击力相应持续增大,清洗效果因打击力减小而减弱。不同安装角度下具有相似的最佳靶距,再次验证喷嘴压力和直径均会影响最佳靶距。在高压水射流核心区域,从小范围内来看水流量不断变大,去污成本及能量消耗则会因为提高去污压力而增加。

某型号单向活门要求开启压力不大于5 kPa,装配试验时开启压力满足要求,放置15天后开启压力超差,不能满足指标要求。该单向活门主要靠O形圈与锥面贴合密封,未进行限位,随着时间的推移,O形圈被挤压的作用力变大,增大了与锥面的摩擦力,导致单向活门首次开启压力超差,该问题一直是低压单向活门锥面密封结构长期存在的难点。为了解决该问题,从产品结构、工作原理、加工工艺等方面进行了深入分析,认为影响单向活门首次开启压力偏高的原因为弹簧力偏大、弹簧扭转、密封面粘连,并采取了相应的措施,通过试验验证,证明了措施的有效性和可行性,提高了产品的稳定性。

随着现代建筑行业的快速发展,自行走高空车的需求日益增长。其中,调平技术作为车辆稳定运行和操作人员安全性的关键因素,受到了广泛关注。通过对高空车平台运用的三种主流调平技术进行研究,探讨了其工作原理、实际应用效果及自行走高空车未来发展方向。

简要介绍了专用混动变速箱(Dedicated Hybrid Transmission,DHT)的发展趋势,阐述了专用混动变速箱的工作原理及润滑性能要求,与传动变速箱相比对不同润滑性能进行了系统的研究,最终给出润滑解决方案并简述了针对专用混动变速箱的油品开发及验证情况。

大型液压机使用伺服电机会引起克服重力下失速所需设置的抗衡力和重力势能的浪费,针对这种情况提出一种补偿伺服电机拖动力矩的能量回收装置,结合相应的回路和蓄能器,大大减少了电机能耗。对于设计的结构和工作特性,初步估计了在一定应用环境和工作参数下的节能效果,对大型液压机选用合适的功率启动和能量回收方案提供了一定的参考价值。

液力变矩器是车辆传动系统的核心部件,其轴向力是影响传动系统可靠性的关键因素,受转速影响明显,轴承的选型和布置对于整个传动系统的支撑和寿命起着关键作用。利用Romax软件在动力传动方面的建模和分析能力,通过建立液力变矩器传动的模型,计算出液力变矩器轴向力,对方案的轴承选型和布置进行了分析比较,并对现有的产品进行优化改进;根据结果分析找到了问题的根本原因,解决了实际问题,为Romax在液力变矩器轴向力的计算和解决实际问题方面提供了参考。

为准确检测原位故障行为并有针对性地实施故障控制,提出一种基于数差控制模型的液压设备原位控制与检测方法。计算设备元件剩余运行价值,并构建动态故障树模型,以便于实现对液压设备运行能力评估。分析液压设备原位受力情况,联合PID控制技术,实现对液压设备原位故障的控制。调节检测传感器部件,并联合耦合性检测条件,实现对液压设备原位故障行为的检测。实验结果表明,在数差模型的作用下压力表示数差不超过0.1×10^-3 N,能够实现对原位故障行为的准确检测,为提出针对性故障控制策略提供保障。

传统的直动式溢流阀受弹簧刚度引起的调节部分结构尺寸、调节力矩的限制,最大名义通径为DN30,流量仅达330 L/min,对于超过此流量的液压系统无能为力。通过应用成熟的二通插装阀结构,并突破传统的阀芯弹簧腔无压力油的设计,经阀芯中间通道或外部油路块及盖板体的X通道,引入阀芯底部压力油至弹簧腔,改变传统的弹簧预压力与阀芯底部直径D₁的液压作用力平衡,为与直径D₁与D₂组成的环形面积作用力平衡,从而减小弹簧刚度,乃至调节部分结构尺寸、调节力矩。设计结果表明,采用该方法设计的新型,直动式溢流阀实际通径达DN50,流量可达2500 L/min。设计了阀的附加功能选项:通过加装控制阀使阀芯弹簧腔压力油回油箱,实现二级压力,并衍生出双向型溢流阀,使A,B口能互相溢流。

叙述了应用于混合动力变速器的油泵的设计难点,介绍了传统摆线转子油泵的结构与工作原理。在传统摆线转子油泵的基础上,设计了一种新型双向摆线转子泵,可以在驱动轴旋转方向改变时,保证吸油油腔与排油油腔位置不变。介绍了这种双向油泵的结构与工作原理,对双向油泵的内外转子进行参数设计,校核了油泵的排量与油液流速。

介绍了一种总线压力变送器自校准方法,该总线压力变送器内部增加了标准电阻集,电阻集的阻值由传感器探头发生形变时的阻值变化范围决定,自校准时通过选定标准电阻集中的相应电阻来对应压力基准,改变了压力变送器需要拆卸进行校准的传统模式,实现了火力发电厂现场总线压力变送器自校准,既保证了火力发电厂安全、可靠运行,又降低了压力仪表的运行维护成本。