采用我国某抽水蓄能电站的水泵水轮机作为模型进行研究,针对其“S”特性,通过改变活动导叶翼型,并用不同的布置方式,将其装配在原导水机构中,基于SST k-ω湍流模型,通过数值模拟计算分析活动导叶翼型改变对水泵水轮机“S”特性的影响以及导叶力特性的影响。结果表明:改变导叶翼型能够有效地破坏活动导叶和转轮之间的高速水环,流体流入转轮的阻碍变小,转轮区的流态变好;同时,活动导叶翼型的改变对导叶径向力也有所改善,加入改型后的活动导叶,径向力的峰谷差值有所变小,对机组运行稳定性影响较好。

三臂凿岩台车是硬岩隧道钻爆法施工的专用设备,其臂架系统是末端钻机大范围作业的关键。针对三臂凿岩台车臂架系统易抖动、变形大的难题,提出优化臂架机械结构强度与一阶谐振频率,开发一套臂架高稳态电液驱动系统,实现三臂凿岩台车臂架系统稳定性与可靠性的提升。首先,在分析传统臂架结构应力应变分布与模态特征基础上,提出优化设计伸缩臂内部肋板与大臂外部肋板结构,在不影响总体结构尺寸的前提下,将大臂(伸缩臂完全伸出)最大变形由32.1 mm降至19.6 mm,一阶固有频率由2.36 Hz提升至3.03 Hz。在此基础上,开发了一套新型高稳态臂架电液驱动系统,建立电液驱动系统的仿真分析模型,并提出优化设置平衡阀弹簧刚度、平衡阀控制口与回油口阻尼阀过流面积、主油路阻尼阀过流面积等参数提升电液系统的稳定性,通过仿真建模分析探明了不同液压系统参数对臂架控制系统稳定性与动态特性的影响规律。通过臂架机械与液压系统的优化,实现臂架系统稳定性的提升,对未来三臂凿岩台车的设计与调试提供了重要参考。

为了解决在接触式测量方法下液压元件表面产生磨损以及效率低下的问题,基于双目视觉非接触式测量技术,针对特征匹配过程中AKAZE算法匹配速度慢,RANSAC误匹配剔除算法模型的不稳定性以及冗余性问题提出一种改进方法,将Hessian矩阵特征点检测与M-LDB描述符相结合使用以提升匹配速度,并通过优化RANSAC算法迭代流程提升匹配精度。最后使用两种标准数据集对改进前后的两种算法进行实验验证,结果表明,改进算法在提升了匹配精度的同时也保证了匹配效率,具有良好的鲁棒性。

针对武器发射装置内部安装空间有限、后坐杆件冲击速度快、需要贯穿缓冲器内部的实际工程需求,提出一种改进的新型渐变式液压缓冲器结构。基于倾斜平板缝隙流理论、油液可压缩性理论等对缓冲器进行了动力学建模。采用Simulink进行了建模求解,分析了不同初始速度工况下内部活塞杆速度、行程、油液压力、缓冲力等变化情况。设计了一种弹射试验方案,并采用该方案对样机进行了试验验证,试验结果为理论与实际的碰撞能量损失最大误差为9.49%,缓冲力最大误差为9.69%,缓冲位移最大误差为4.67%,验证了理论模型的适用性及准确性,为解决武器发射装置内部有限空间内高速后坐杆件的平稳缓冲提供了设计理论基础。

基于AMESim仿真平台,结合工程实例(软管恒张力控制系统),以A4VG闭式泵和专用设计的比例恒压控制阀组为基础建立数学模型,对泵的变量控制机构及远程恒压控制调节原理进行仿真分析。在对系统进行仿真和实验的基础上,分析了远程比例溢流阀调定压力和实际工作压力之间的关系和配置不同的阻尼孔对系统调定压力的影响。该系统比泵出口直接加溢流阀调压的方案具有更小的发热量及更好的节能效果,对于该系统在特定工况下的使用起到了一定的启发作用。

三通溢流阀是一种阀芯在系统压力、负载压力和弹簧力同时作用下,达到阀芯平衡位置,进而自动调节液压系统压力的元件,它的性能影响到液压系统的性能和稳定性,在工程机械、农业机械、船舶和飞机等领域广泛应用。利用AMESim软件数值模拟的方法分别计算分析阀件在稳态负载压力下对系统压力的影响以及瞬态负载压力下对系统压力的影响。结果表明:稳态压力下压力差随时间推移有增大趋势,会产生小幅度波动现象,但压差能保持在2 MPa以内;瞬态压力下压力差通过随机波形、正弦波形模拟仿真,得出压差值保持在2 MPa左右。通过数值分析,可以进一步了解阀件性能,为提高国产化阀件性能奠定基础。

针对某款电驱铁水运输车,概述了同步拉杆转向机构的特点及工作原理,计算了转向液压缸、转向器等关键元器件的主要选型参数,绘制、分析了转向角度与转向液压缸驱动压力及驱动扭矩之间的关系曲线。在此基础上,进一步分析了转向电机功率、电机冷却功率等计算依据,提出了基于负载敏感系统的蓄能器式助力转向节能方案,深入分析了节能机理、蓄能器选型关键参数以及节能控制策略。该转向技术得到试验验证,并取得了满意的设计效果,为今后冶金物流特种车辆转向系统的设计提供有益参考。

比例流量调节阀是新能源发动机上的关键气动部件,针对其集成度高,流量控制精度高等问题,介绍了一款特定比例流量调节阀的设计思路及过程。针对比例流量调节阀流量特性精准建模困难,基于混沌多项式法建立了比例流量调节阀的代理流量特性模型,针对不同结构参数对流量特性的影响程度做了敏感度分析研究。

以液氨离心泵为研究对象,使用专业流场仿真软件Fluent,基于RNG k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法和转速控制方程对液氨泵启动过渡过程进行数值模拟。预测了液氨离心泵的转速和流量曲线,分析了启动过程中不同时刻叶轮流道内压力场和速度场的变化情况,并研究了启动过程中叶轮和蜗壳内的压力脉动特性。结果表明:本次数值计算能较为真实的模拟液氨泵的启动过程,研究方法合理可靠;叶轮流道内的压力场和速度场在叶轮转速达到稳定时也随之变得稳定,速度场达到稳定的时间比压力场更早一些;启动过程中叶轮和蜗壳内压力脉动曲线可大致分为3个阶段,在最后1个阶段即围绕一稳定值上下波动阶段,从叶轮进口到出口,压力波动幅度逐渐变大,蜗壳内隔舌处压力波动幅度最大。

轴向柱塞泵是石油行业常用的关键设备,用于输送原油和石油产品。出口流量脉动是指泵出口流量在一定时间内发生的周期性变化,出口流量脉动会影响石油产品的输送稳定性和石油产品的质量。配流盘节流槽在轴向柱塞泵工作时高低压转换的过渡区会影响其出口的流量倒灌,进一步影响流量脉动,因此对不同配流盘节流槽的关键参数进行研究。研究了配流盘V形槽和U形槽的关键参数对流量脉动的影响,并对U形槽进行优化,在U形槽的末端增加一个V字开口进行过渡,减小其流量脉动。

人员设备闸门作为ACP100堆型安全壳上的最大贯穿件,其密封性能对防止放射性物质外泄起着至关重要的作用。该研究针对直接影响人员设备闸门密封性能紧密相关的门板和锁紧结构开展研究工作,通过有限元分析方法研究了锁紧结构位置和数量对闸门密封性能的影响,得到最优锁紧结构设计方案,解决了有限空间内尺寸增大后的人员设备闸门密封问题,并通过人员设备闸门样机的启闭锁紧试验和密封试验,进一步验证了门板锁紧结构设计方案的有效性。该研究成果为人员设备闸门优化奠定了技术基础,也可以为类似大型设备门板的密封性能研究提供参考。

无人驾驶汽车空电联合制动效果受到温度和运行状态等环境因素的影响,在下坡路段时,减缓车速的制动力不均,且使用单一变量求取路段坡度时,制动距离较长,导致制动性能较差,为此,提出最小二乘法分段拟合下的无人驾驶汽车下坡空电联合制动方法。结合下坡路段测量点的高程值,计算当前道路的坡度,将路段坡度和车辆运行数据作为历史数据,将历史数据投影到超平面上,由此估计出车辆的状态参数,根据多变量联合制动原理,通过制动目标转矩,分析制动操作的持续时间、强度和频率,设置观测数据序列,对照期望驱动力,构建车辆制动意图识别函数,引入最小二乘法,当车辆速度大于制动目标的转矩时,通过对联合制动力的补偿与修正,分段拟合最佳制动力,实现车辆的复合制动。算例测试结果显示,对无人驾驶车辆进行下坡空电联合制动,得到的制动距离较短,输出的热衰退率始终保持在10%以下,制动均匀,制动性能更佳。

针对柱塞泵故障信号易受到噪声干扰与识别难度高的问题,提出一种基于加权辛几何模态分解(WSGMD)和精细复合多尺度模糊散布熵(RCMFDEn)的柱塞泵运行状态识别模型。该模型首先将采集到的柱塞泵振动信号通过辛几何模态分解方法分解为多个分量信号,然后依据线性峭度准则筛选出有效的分量信号,并进一步提出归一化自相关能量比指标对筛分信号进行重构;其次,利用精细复合多尺度粗粒化算法改进模糊散布熵用于挖掘故障信号的多尺度特征,继而计算每个重构信号的精细复合多尺度模糊散布熵值并将其作为特征向量;最后,将提取的特征向量输入到经改进灰狼优化算法优化后的核极限学习机中进行状态识别。柱塞泵故障实验台的实测数据分析结果表明,该模型不仅能够准确地识别出不同故障的状态特征,且相较于其他方法具有更高的识别准确率,对于实际工程应用具有一定参考及借鉴价值。

泥炮在堵铁口过程中,时常出现动作迟缓、炮嘴烧坏、漏泥、压紧力不足、甚至堵不上铁口等故障,严重制约高炉生产。为解决问题,通过实际分析,对液压回路进行改进:利用液压回路中的压力变化,来控制液压元件的执行顺序,采用一种液压缸溢流阀差动增速回路,通过溢流阀把液压缸进、出油口连结起来,使有杆腔的油液直接流回无杆腔,从而使液压缸快速动作。在液压系统不增设蓄能器、不增加液压泵容量和电动机功率的条件下,实现了小流量高速度,有效减小了液压系统空间,提高了工作效率。

现有无人机发射和回收任务往往由2套独立的设备完成,1套用于发射,1套用于回收,人员操作流程繁琐,并且也给后勤保障带来了较大负担。将2套功能不同的设备,整合成1套设备,在工程上充满挑战。针对某新型无人机保障设备需要,设计了集成发射和回收功能的液压动力系统。与1套原设备相比,在元件数量没有大幅增加的前提下可以实现2种功能。系统可以自动调节发射和回收时的各项参数,液压缸中设置阻尼缓冲可将发射末端高速滑车进行减速。基于SimulationX仿真分析软件,对发射和回收的动态过程进行了研究分析和参数验证,通过制造的实物样机进行了发射和回收功能实验。结果表明:系统可以实现无人机的发射与回收功能,发射末端无人机仿真和实验速度误差不超过3%,对后续设备的定型和量产具有重要意义。

针对变压器油泵异响问题,对油泵进行拆解检查,初步发现油泵发出异音的原因是前轴承的磨损。结合数值模拟对轴承进行受力分析,发现轴向力过大是导致轴承磨损的原因之一,又将轴承送到第三方机构检测,发现异物进入是导致轴承磨损的另一个原因,根据轴承磨损原因提出了相应的改进措施并进行了试验验证。

针对罗茨风机用双端面机械密封在运行中常出现的失效情况进行了总结和分析,找出了引起密封失效的主要原因,并从密封设计选材、日常维护等角度提出了具体解决措施,能够为相关机械密封的设计、使用以及的运行维护提供有效的参考。

为了实现采油螺杆故障诊断的常态化,提升作业设备的可靠性和安全性,首先基于可编程逻辑控制器(PLC)搭建了螺杆泵故障诊断系统架构,然后采用小波包变换以及Fisher判别分析设计了采油螺杆泵液压故障诊断模型。实验结果表明,基于Fisher判别分析的故障诊断模型在诊断误差上取值0.263,最大R-square取值为0.972。该方法对螺杆泵的故障误报率为0.064,漏报率为0.103,提高了油田的生产效率和经济效益,推动了螺杆泵采油系统的智能化发展。

针对某六支腿液压调平系统的并联液压缸出现的动作异常现象,采用了故障树分析(FTA)方法深入剖析问题原因,结合液压原理图快速诊断法提出了故障诊断策略。通过试验验证了该策略的有效性与精确性,提炼了针对液压系统故障排查与维护的实用技巧与方法,显著增强了维护团队对液压系统故障的快速响应与解决能力。