针对某型飞机起落架的一例典型故障,根据其工作原理图,采用故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)对故障进行分析、诊断,建立了以故障现象为顶事件的故障树及故障结构函数,得到了故障现象对应的所有基本事件。再结合某单位统计的此类故障基本事件的先验概率,通过重要度计算得到了该故障现象的失效概率,制定了故障诊断流程,为该型飞机此类故障的高效诊断、分析、维护提供依据与参考。

为研究旋转配流式恒压双排轴向柱塞泵的特性,建立了旋转配流盘式恒压双排轴向柱塞泵模型,搭建了AMESim旋转配流式恒压双排轴向柱塞泵的整体仿真模型,仿真分析了出口压力对出口流量的影响、出口压力对配流盘旋转角度的影响以及在可变节流孔信号突变情况下变量机构复位弹簧刚度和压力控制阀阀芯刚度对旋转配流式恒压双排轴向柱塞泵的动态特性影响。结果表明:出口流量随着出口压力的增加而减小,配流盘旋转角度随着出口压力的增加而增加;复位弹簧的刚度越大,恒压泵的动态响应速度越快,超调量越小;阀芯直径的增加会降低恒压泵的动态响应速度,达到稳态的时间变长,达到稳态过程的配流盘旋转的幅度明显增加,流量震荡和压力震荡变大。

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。

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。

基于液压起落架试验台,联合液压系统、起落架收放系统和起落架结构进行综合试验,对一种飞机起落架收放系统的工作特性进行研究,得出液压系统输出流量和开关控制逻辑对起落架收放特性的影响规律。同时针对系统试验过程中出现的“起落架放下硬开锁”典型故障现象进行分析,判定是由于在放下起落架时“先抬起”的动作过程中放下管路出现背压,导致起落架硬开锁。最终通过理论研究和试验结果对比分析,准确定位故障原因,进一步深化对系统的认识。

针对轴向柱塞泵关键摩擦副存在的摩擦磨损严重、泄漏量大等关键问题,引入压力流和剪切流影响因子,建立考虑黏-温效应柱塞副的油膜厚度方程,采用有限元方法,对柱塞副的润滑及泄漏特性进行了研究和分析,得到以下结论:考虑润滑剂黏-温特性时,最大油膜压力明显大于不考虑黏-温特性时的膜压,且最小油膜厚度远小于不考虑黏-温特性时的最小膜厚;随着温度的增加,油膜压力逐渐增大,油膜厚度逐渐减小。考虑黏-温特性的泄漏量明显大于不考虑黏温特性的泄漏量,当温度大于60 ℃时,泄漏比显著增加。随着温度的增加,不同接触长度下的泄漏量呈非线性增大,当接触长度为17 mm时,泄漏量最大且变化曲线的斜率最陡;同时当单边间隙增加到3 μm以上时,泄漏比明显增大。此研究可为柱塞泵柱塞副的精确理论设计及安全稳定运行提供参考。

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。

随着人们对氧保健的重视,用于保健作用的制氧机在市场上的需求量逐年增加,而制氧机电磁阀为医用保健制氧机的关键部件。介绍了制氧机的工作原理及目前市面上主要的几种制氧机电磁阀,并介绍了各制氧机电磁阀的性能特点。

为提高果实自动采摘的效率,深入践行科技强农、智慧农业理念,以番茄采摘为例,根据番茄果实采摘流程功能需求与人体手臂结构特征,设计二轴采摘机械臂,并利用ANSYS Workbench软件对其进行结构优化。末端执行器设计为柔性气压驱动的机械手,在RobotStudio中对机械手进行建构,并对其运动姿态进行仿真设置,最后对番茄采摘机器人视觉系统的关键部件相机进行设置与程序控制,构建完成了一套自动识别番茄采摘机械手控制系统。

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。

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。

针对传统蓄能器在蓄能和释能过程中压力变化大容易引起系统压力不稳定的问题,提出了一种基于弹簧储能的恒压蓄能器。首先分析装置的工作原理,然后推导并求解关键零件凸轮的轮廓曲线方程。对某液压系统蓄能器的关键参数进行设计,在ADAMS软件中搭建其仿真模型,对流量变化时蓄能器的恒压效果进行了模拟验证,稳定工作时恒力偏差在1％以内。为液压式储能设计提供参考依据。

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。

在液压流体传动系统中,ISO 6149内锥面密封结构因其密封效果好而被广泛应用,但这种密封结构存在锥面孔较难加工,安装时易切密封圈等不足,提出一种新密封结构的设计方法。通过对比ISO 6149内锥面密封结构,对密封原理、特点及优越性做了详细分析,并给出密封参数确定方法,通过实际运用和仿真进行了验证。

滚珠丝杠是电液伺服设备中的关键传动部件,其结构设计会直接对力学性能产生影响并进一步影响其传动的稳定性与工作寿命。为了实现滚珠丝杠的快速设计建模与装配,探索滚珠丝杠副接触力学性能,研究滚珠丝杠副力学响应,基于Python语言,对ABAQUS软件进行了二次开发,实现了滚珠丝杠副的参数化建模与有限元仿真,通过ABAQUS求解器对滚珠丝杠副系统进行了静力学分析,研究滚珠承载情况以及螺母结构对其受载的影响。结果表明:基于Python的ABAQUS的二次开发,可以实现滚珠丝杠副有限元参数化建模和静力学分析的全过程,为后续研究螺母返向器的结构设计优化与滚珠丝杠材料选取提供了数据与方法。

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。

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。

为研究阀芯角度对高压针阀调控特性的影响,采用Fluent软件对高压针阀在不同开度下的流动特性进行仿真分析,以阀门固有频率和阻力系数作为评价指标,分析不同阀芯角度针阀的调控特性,并通过压力和速度分布特性分析阀门内部流场的变化规律,探讨高压针阀内部最易发生磨损的区域。研究结果表明:不同阀芯角度的高压针阀均表现出快开特性,且随阀芯角度增大,快开特性越显著;从10%到70%相对开度,8°阀芯针阀比16°阀芯针阀的损失系数从高约50%减小到6.8%左右,表明8°阀芯具有更大的压力调节能力;高压氮气会在阀芯节流处发生明显的压力突变,并产生高速区;靠近出口侧的阀芯节流处会更容易发生磨损。研究结果可为高压针阀及类似阀门的优化设计提供参考。

气动阀是常见的气动元件,在气路系统中起到改变气流方向的作用,气动阀的一项重要指标是流量。以1个二位四通电磁阀为例,进行流量的设计计算、结构计算、流场仿真及实验验证,总结出一种通用的气动阀流量设计流程。

以航空微型插装式溢流阀为研究对象,基于CFD仿真技术进行了流场瞬态特性的机理研究,分析了溢流阀阀口位置在开启过程的流体流动特性及阀芯运动特性,包括阀芯位移、弹簧力及瞬态流场压力变化规律。在构建仿真模型时,采用动网格技术对具有复杂结构特征的阀口位置处的计算域进行网格划分,以考虑阀芯移动造成的网格迁移和变形。此外,开展产品级配套试验研究对仿真的正确性进行验证。试验结果表明:建立的CFD模型在模拟溢流阀开启过程时的特性与试验得到的压力-流量特性曲线较为吻合,最大误差保持在4.72%以内,仿真模型具有一定的准确性。仿真计算结果表明:在阀口开启过程中,该型溢流阀的开启压力约为26.1 MPa,完全打开后流量可达22 L/min,具有较好的流量-压力特性;开启过程迅速,压力波动小,具有较好的开启性能;弹簧刚度对开启性能存在一定影响,刚度增大会导致需要的开启压力增大,需要在加工过程中严格把控该参数,保证产品满足开启性能指标要求。

为了选取合适的蝶板和阀座材料,保证三偏心蝶阀强度和密封性能,仿真研究了3种不同材料对三偏心蝶阀强度和密封性能的影响。结果表明:对于GH4169、铝青铜和聚三氟氯乙烯阀座,三偏心蝶阀的密封压力分布都不均匀,阀轴附近存在低密封压力区;合适的蝶板和阀座材料可以增加低密封压力区的密封压力,提高三偏心蝶阀的强度和密封可靠性,其中铝青铜阀座的密封比压比是GH4169阀座的2倍左右,具有较好的强度和密封性能。

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。

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。

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。

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。

气动换挡系统用于减轻汽车驾驶员的换挡力、提高车辆换挡平顺度,是提升汽车安全性的重要环节。现有气动换挡系统存在气动故障多发、人机耦合性差和换挡控制精度低等问题,在汽车换挡过程中易发生由人机对抗引起的换挡卡滞与错位,导致换挡失效,甚至引发严重的行车事故。通过分析国内外在气动换挡系统故障诊断与气动换挡控制系统等方面的研究现状,指出目前我国在气动换挡系统的故障诊断能力与气动换挡系统依从性与柔性控制方面现存问题和未来发展趋势,为我国高效气动换挡控制系统与故障实时诊断技术的发展提供参考。

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。

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。

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。

为检测多路阀的复合抗干扰能力,利用AMESim软件对国内某厂家生产的多路阀进行了整体仿真,并将仿真与试验结果进行对比,以测试不同负载下多路阀负载端的流量情况。对比的结果表明:随着负载压力的升高,多路阀的泄漏增大;当负载力达到35 MPa 时,LS回路的安全阀发生溢流,负载端检测的流量发生明显的下降;欠流量的工况下,高负载端的流量分流比要低于低负载端的流量分流比。

球形泵是一种新型容积式液压泵,具有体积小、结构简单、功率密度高、可靠度高等优点,在微小型液压驱动领域具有广阔的发展潜力。目前针对球形泵的研究较少,存在理论基础、建模研究不完善等问题,在相当程度上阻碍了球形泵优势性能的发挥。因此,有必要完善球形泵系统理论与模型基础,建立一套较为通用的球形泵运动学分析方法,为球形泵的结构设计优化和推广应用提供理论支撑。基于球形泵独特容积理论,对现有两种构型(A/B型)球形泵结构与工作原理进行了剖析,分别建立了运动数学分析模型,构建了运动学特性与结构参数间映射关系;同时对两种构型的球形泵运动学特性进行对比分析,并通过建模仿真,验证了理论分析的准确性;最后,通过逆转机构运动链,设计了一种结构改进的新型球形泵,能够减小精密球面配合数量,提高工艺性,并实现球形泵的精确配流。

对大流量插装式液控单向阀制造样机进行了阀口密封性、开启特性和静态特性试验测试。应用仿真技术对插装式液控单向阀阀口在不同阀套锥角时的流场特性进行了计算分析,并将样机模型的计算结果与试验测试结果作了对比分析。得出:不同的阀套锥角对插装式液控单向阀的阀口流场特性影响显著,合理选取阀套锥角,可使阀口处的压力损失减小,阀口气穴现象和噪声的生成机率减低,阀的刚度增大,阀口流动状态稳定,阀的性能得到提升。为大流量插装式液控单向阀的阀口结构设计提供了理论支持。

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%。

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。

超高压活塞压缩机中的密封方式通常采用填料密封,但高压环境下填料密封的失效问题一直困扰着工程技术人员。根据长期从事压缩机填料密封的设计及试验积累的经验,首先对填料密封的结构及工作原理进行详细解读,对导致填料密封磨损、疲劳断裂等失效原因进行系统归纳分析,针对失效的成因提出解决措施,为更好地预防和处理高压环境下填料密封失效问题提供参考,供同行业借鉴。

为了降低数据中心的能耗,同时改善数据中心的温度场,解决局部发热的问题,回路型热管背板空调正逐步应用于数据中心改造。对压缩机-液体动力型回路热管背板空调系统进行了测试,结合GB/T 19413—2010中全年能效比的概念,测出各个工况点下的制冷量和制冷总消耗功率,计算出全年能效比,并与相同制冷量的风冷压缩机-液体动力型回路热管列间空调做了对比试验。可以看出在满足数据中心冷负荷的条件下压缩机-液体动力型回路热管背板空调具有一定的优势。

以某空分装置超低温液氧泵用机械密封为研究对象,建立了超低温机械密封模拟试验系统,以液氮为试验介质开展模拟试验,研究了吹扫氮气温度和声发射信号的变化规律,在密封启停过程中,密封端面间存在固体撞击,稳定运转过程中无固体撞击,密封端面间处于非接触运转。在启动过程中,超低温机械密封摩擦副间流体动压效应不足以形成完整的润滑膜,存在微凸体接触,声发射信号迅速增大并出现峰值,随着转速的升高密封端面流体动压效应增强,声发射信号逐渐降低,直至密封运行稳定,声发射信号趋于稳定。在停机过程中,随着转速的降低,因流体膜剪切效应降低,声发射信号先出现小幅下降,后因转速继续降低,流体动压效应不足以形成完整的流体膜,声发射信号迅速增大并出现峰值。整个试验过程中吹扫氮气温度在10.7~22.5 ℃之间,密封设计合理,满足设备现场使用要求。

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。

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。

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。