通过分析现行国家标准GB/T 20081.1—2021、GB/T 20081.2—2021,搭建一套能够用于气动减压阀流量-压力特性测试的电-气控制一体化试验台,以常规的直动式和先导式气动减压阀为试验客体进行关于流量-压力特性(按照国标GB/T 20081.1—2021,下同)和压力调节特性的测试,对测试数据编辑处理后进行分析,进而验证现行标准里阐述方法的可行性,为新国标中气动减压阀流量-压力特性测试的试验提供参考。

针对现有液压牵引采煤机截割路径规划不合理,导致作业成本增加、生产效率降低的问题,提出煤矿液压牵引采煤机截割路径多目标规划方法研究。先采用LS-SVM模型、滚动预测算法搭建一种多输入、单输出的煤层地貌数据时间序列模型;然后基于运动学原理分析液压牵引采煤机截割运动机理,以能耗最小、作业成本最小及生产效率最大为目标函数;最后根据启发式搜索找出液压牵引采煤机各运动状态符合目标函数的最佳作业子路径集合,确定全局最佳截割路径。测试结果表明,液压牵引采煤机截割路径规划与理想截割路径基本一致,且路径规划时间最短,有效延长了液压牵引采煤机内部零件的使用寿命,大大提升了煤矿采煤生产效率。

针对某现有液力变矩器能容较小,不能满足大扭矩发动机匹配的问题,提出了一种基于弱耦合贝塞尔曲线的变矩器叶片反求参数化设计方法。通过非接触三维扫描的方式,对叶轮模型以及流道硅胶模型扫描并进行面片拟合处理,提取叶片吸力面及压力面和循环圆相交型线的点集矩阵,按照等弧长保型映射进行二维展开。然后采用两段三次贝塞尔曲线,通过切矢水平条件约束进行弱耦合,对逆向二维型线进行反求设计。基于反求参数化设计,通过调整导轮叶片骨线关键参数的方式对液力变矩器导轮进行优化设计。CFD仿真及试验表明,在变矩比基本不变、最高效率轻微下降的情况下,零速公称力矩由650.7 N·m提升到了773.2 N·m,提升幅度18.83%,满足了大扭矩发动机的匹配需求。此方法为液力变矩器的参数化反求设计及优化设计提供了一种新思路。

针对液压挖掘机工作时特定单一模态的振动处理存在能耗高、适应性差等问题,提出液压挖掘机履带底盘多模态振动抑制算法。明确液压挖掘机履带底盘的外部激励,完成液压挖掘机履带底盘的多模态因素分析。在此基础上,利用分离变量法研究各个激励源对振动响应的影响,了解各个模态的振动特性。结合履带底盘自由振动的固有频率与模态振型,得到履带底盘在不同模态下的自然振动特性和振动形态,提供优化振动控制策略的依据。根据液压挖掘机履带底盘的特性设计与等效原则,采用多模态振动抑制算法,实现液压挖掘机履带底盘多模态振动抑制。实验结果表明,所提算法可以有效抑制履带底盘多模态振动,且抑制后的俯仰角曲线波动浮动趋于0,能够保证液压挖掘机的平稳运行。

随着我国液压工程设备的不断发展,液压破碎锤行业越来越得到重视,以某企业生产并已使用的高频液压破碎锤为研究对象,主要研究破碎锤冲击运动的流场仿真动态性能。通过流体仿真软件PumpLinx,对压缩或者不可压缩流体的流动、传热、湍流、空化现象进行物理性能分析。液压破碎锤的主体结构和换向阀是典型的滑阀结构,基于PumpLinx仿真软件对液压破碎锤进行仿真模拟,研究液压破碎锤在冲程阶段的动作特性、回油口压力、速度曲线及前、后腔活塞有效作用面积轴向力的变化,为解决冲程阶段瞬时供油量大的问题带来一定的参考价值。

电力液压设备制动器间隙会导致制动器在运行过程中存在大量的电能输出与电阻制动损耗,为确保设备的长期稳定运行,提出节能控制环境下电力液压设备制动器间隙自动补偿方法。首先,对电力液压设备制动器运行过程中的能量转化流程与原理进行分析;然后,结合麦克斯韦电磁原理,在原有制动器结构中通过磁吸线圈的部署,实现了制动器的磁化处理,完成电力液压设备制动器的低能耗改良;最后,通过PID控制算法将制动器构件的受力调整问题,转化为电机的转速调节问题,并通过对电机转速的控制,实现制动盘与制动片的快速接触,达到制动间隙的补偿目的。实验表明,所提方法能够在低能耗条件下,实现电力液压制动器的快速间隙补偿,提高了制动器的整体制动性能,具有广泛的实用性和应用前景。

FluidSIM-H是一款集液压传动系统设计、教学、仿真为一体的软件。应用FluidSIM-H软件CAD与仿真紧密联系的功能特点,完成了组合机床动力滑台液压回路和电气控制回路的设计,并按组合机床动力滑台液压系统的电磁铁和行程阀动作顺序表,通过参数设置进行了基于元件物理模型回路图的实际仿真,实现了组合机床动力滑台的快进、一工进、二工进、停留、快退、原位停止的功能。实际应用表明,该软件设计出的液压系统符合生产需求,具有高度的可行性和有效性。

通过对蓄能器的特性以及矿用防爆无轨胶轮车液压制动系统的工作原理及使用工况进行分析,建立蓄能器在湿式制动系统中的数学模型,并以某型防爆无轨胶轮车的湿式制动系统为例,对蓄能器的匹配及在整车应用中的注意事项进行分析,明确了蓄能器的使用特点,为蓄能器的设计选型提供依据。

提出了一种基于拉格朗日方程的恒压变量航空柱塞泵主轴和斜盘耳轴驱动力矩分析方法。针对柱塞泵主轴和斜盘耳轴旋转2个运动自由度,不考虑柱塞/转子、柱塞/滑靴、滑靴/斜盘、转子/主轴4对刚体约束副之间的约束力,建立了斜盘和主轴的动力学分析方程组。航空柱塞泵通常设计为具有斜盘偏心距和交错角的特殊结构。在运动学特性分析基础上,对主轴和斜盘耳轴驱动转矩进行了计算,并分析了斜盘交错角和偏心距对斜盘驱动力矩的影响。最后,通过对比理论方法和试验结果,证明了所提方法的准确性和有效性。与传统力学分析的解析方法及基于仿真模型的仿真方法相比,拉格朗日方法快捷、高效、结果准确,可用于航空柱塞泵的脉动、振动、寿命分析以及故障诊断和质量状态评估。

《液压与气压传动》为机械工程专业的一门基础课,主要讲授液压和气动技术的一般规律及应用。液压传动是工程实际中十分常见的技术,但因其具有较强的应用性、综合性及实践性,所以教与学的难度都较大。工程教育专业认证背景下,专业课的教学被赋予了更实际和更确切的要求,但又面临课时大幅缩减的现实难题,亟需创新课程知识体系和教学方式。以成果导向教育理念为核心,开展BOPPPS教学模式的《液压与气压传动》教学创新实践。通过对学生完成的课程目标达成度问卷调查结果分析,BOPPPS教学模式显著提升了学生学习兴趣,教学效果良好。

传统的掘进机液压推进系统,利用一个多边节流的主控制阀芯同时控制液压电液推进器的进出口电液,在进口节流调速的过程中,死区非线性因素影响下,相关干扰缺少反馈过程,造成了多余的出口电液损失,控制效果差。提出一种掘进机液压推进电液比例反馈模糊闭环控制方法,描述电液比例控制系统动态行为,构建不同工况下的掘进机液压推进电液比例反馈传递函数,依靠反馈函数调整电液比例阀开度;将模糊控制和RBF神经网络相结合,设计参数调节器。引入鸽群优化算法,依据液压缸活塞位移反馈信号和控制信号差值,结合电液比例阀开度,生成最优模糊RBF神经网络控制PID控制器。实验结果表明:正弦信号更接近于预期值,即跟踪效果更理想,且滞后时间更短;在第5.8 s左右阶跃电流调节检测结果趋于稳定,调整用时约0.8 s,运动跟踪结果更接近期望值。跟踪精度更高,滞后时间更短,电流调节效果更好。

为深入研究DN150低温截止阀在试验过程中的安全可靠性,采用数值模拟分析和现场工程试验相结合的方法,利用COMSOL Multiphysics软件计算低温截止阀在开启和关闭状态时的热量耗散、应力集中及流体流动的情况。结果表明:低温截止阀在阀门内外壳体处存在温度梯度,会出现显著的温度耗散情况;受热应力和固定约束影响,波纹管组件连接处出现应力集中;在阀门开关瞬间,管道中的液氮流速会出现瞬变,阀门内部的流体流动会出现漩涡流,影响阀门阀瓣和阀座密封副的密封性。

针对武器装备液压管路进入大批量生产模式后质量稳定性难以保证的问题,从质量分析和成形精度优化控制两方面展开研究:一是基于质量分析方法对液压管路制造关键工艺及参数进行识别,对进入大批量生产后的关键工艺质量稳定性进行验证,根据验证结果确定优化方向和策略,实现液压管路的质量控制与改进;二是提出液压管路成形精度优化工艺方法,通过单一变量试验和数据处理、分析,建立一个满足生产和研究需要的补偿数据库,从而提升液压管路大规模生产的产品质量稳定性和生产效率。

随着国内机械式自动变速箱(Mechanical Automatic Transmission, AMT)的市场保有量越来越大,其中的核心变速箱控制单元(Transmission Control Unit, TCU)的地位日益凸显,其涉及到传感器、电路、密封、控制等多方面的集成。对于密封件而言,区别于传统骨架仅起支撑作用的设计,还需避免骨架对传感器等零部件的影响。介绍了密封件中骨架对于传感器的信号感应影响的研究,为后续类似应用中密封件设计提供了指导意义。

液压阀是液压系统中最为重要的控制元件,液压阀的可靠性对液压系统整体的可靠性有着非常重要的影响。大型的多路阀是常见的一种液压阀,阀芯在运动过程中非常容易出现因阀体的形变造成的阀芯卡滞。通过采用有限元的分析方法,分析了阀体在不同拧紧力矩的情况下阀体整体的形变和阀体孔的形变,优化了阀芯与阀体的最佳配合间隙。

挖掘机液压缸多采用浮动式缓冲结构,缓冲异响对液压缸使用寿命与客户体验均有较大影响。分析浮动式缓冲的结构特点,对各阶段缓冲套的姿态进行研究。结合对异响故障件的拆解分析,论述产生异响的五种因素及其抑制对策。运用自主研发的天枢振动诊断系统,对正常件、异响件与异响返修件进行对比测试,验证了分析与改善的有效性。

在高炉泥炮液压控制系统中,旋转液压缸和打泥液压缸工作时需要在短时间内大量供油,因此必须使用大流量和大功率液压泵与之相配套,此外还需要配置大功率电动机、增加油箱的容积、增大液压站空间,造成生产成本增加。为了解决这一难题,研制了一种蓄能器站,用来储存液压油的能量,并在需要时快速释放,使执行元件能够实现快速、平稳的运行。同时,还能利用活塞式蓄能器本身作为气体增压缸,给储气罐充氮气。缓解了液压系统冲击,实现了两种不相容的液体与气体之间的能量传递,提高了高炉泥炮液压系统工作效率。

液压系统状态监测信号受回路特性与泵机组运行工况影响,呈现复杂非线性且异常状态难以准确识别与诊断。为此,提出了一种基于主成分分析与随机森林BP神经网络(PCA-RF-BP)的液压系统异常状态诊断策略,用于提高设备监测系统的诊断效率。首先,基于状态监测数据进行主成分分析以降低数据维度,同时计算T²和SPE统计量进行过程状态的实时异常检测;其次,采用随机森林BP神经网络对异常样本进行预测分类。实验结果表明,所提方法能够有效地诊断液压系统泄漏状态,检测延迟至多5个样本点,预测分类精度达到99.88%,相较于现有方法平均提高了4.63%。

旋翼/斜梁折叠系统的高可靠性是舰载直升机最基本的要求。对舰载直升机近两年发生的折叠系统故障进行了统计,通过分析折叠系统故障产生的原因及类型,发现故障的发生主要集中在液压系统上。据此,提出了针对性的应对措施来提高折叠系统的可靠性。

在放射性环境中,传统电子元器件式传感器会受到辐射的干扰,导致信号传输不准确,容易产生错误信号并造成误操作,存在安全隐患。研究了一种用于检测放射性环境下推送机构运动到位的气动传感器,该传感器具有快速拆装的功能。在放射性环境下,通过专用电动工具可以快速拆卸和取回传感器,方便传感器的维护和维修。对气动传感器的机械结构、触发装置和气路系统进行了仿真设计。在放射性环境中,使用气压信号代替电信号检测设备运动到位,保证了设备的信号安全。

介绍了一种电液调速器及该调速器上使用的单喷嘴挡板电液阀的工作原理,并以此建立AMESim模型。对单喷嘴挡板电液阀的5个关键结构参数采用正交试验分析方法,仿真分析其对性能的影响,优选出这些关键结构参数的组合方案。此方法可确定电液调速器用电液阀的关键结构参数的最优值。