为了解决气液平衡势能回收系统中蓄能器体积过大及“过平衡”和“欠平衡”等主机操控性问题,本文以大型液压挖掘机为研究对象,提出了一种由三腔室平衡缸、双蓄能器及风扇马达为主要构成的直/间接双通道动臂势能回收系统。该系统将原先的单蓄能器回收通道(单通道系统)变为双蓄能器回收通道(双通道系统),即,三腔平衡缸和蓄能器1构成直接回收通道,风扇马达和蓄能器2构成间接回收通道。一方面,通过间接调节变量风扇马达的压力可以避免蓄能器液压力和负载力之间的不平衡问题从而改善操控性;另一方面,利用双通道系统特性可以使蓄能器的工作压力设计具有灵活性并可大幅减小蓄能器体积。本文通过数学建模明确了风扇马达的控制规律,从而使双蓄能器提供的驱动力和负载力基本平衡。此外,通过参数分析获得了蓄能器参数配置规律从而使双蓄...

为进一步提升双向旋转干气密封的密封性能,设计了一种在流体动压型槽槽底开设径向有序微造型的枞树型槽干气密封。基于气体润滑理论,建立3维润滑气膜模型,采用Fluent软件进行流体仿真,对不同结构和工况参数下有无微造型的流体型槽端面密封性能参数(开启力Fo和压漏比Fo/Q)进行对比分析。研究结果表明径向有序微造型设计在低速时具有良好的开启性能提升作用,有助于改善启停阶段的端面磨损问题,在小槽深高转速时还可以较大提升Fo/Q;有序微造型的存在可以减小气流振荡,提高了运行的稳定性;微造型宽间比Bm/Cm=1时的密封性能最好;膜厚δ=2μm时,微造型深度ε取1.0~1.3μm,可使激光开槽效率最高且兼具优良密封性能;微造型设计在进出口压差(ΔP)较大时能够更有效地提升Fo和Fo/Q;有序微造型的存在几乎不影响δ、hg、N和ΔP对枞树型槽干气密封作用效果的总...

针对碳石墨与碳化钨配对机械密封在干摩擦时端面的接触特性进行研究,在考虑动、静环材料属性,端面微凸体之间的相互作用,摩擦运动方向及摩擦热流的基础上,建立了3维粗糙实体与理想光滑刚体的转动摩擦热-力耦合模型,采用ABAQUS有限元分析软件对其瞬时干摩擦过程进行数值模拟。研究结果表明:粗糙端面的真实接触面积随外载荷的增大近似线性增加;随着外载荷与滑动速度的增加,粗糙端面最大接触压力保持在415~432 MPa范围内,表现出"自限性";粗糙端面温度分布不均匀,外载荷与速度增加会导致端面整体温度增加。端面最高温度的位置受到局部接触压力和局部滑动速度及局部热传递的共同影响;API682标准中提出抑制机械密封的介质压力≤0.07 MPa是有必要的,可以防止干摩擦时密封环温升过高。研究可为探索机械密封摩擦端面热损伤、摩擦磨损研究及机械密...

干气密封螺旋槽槽深和槽底表面的加工精度将对密封性能产生重大的影响,但精准控制槽深和槽底表面的加工精度仍有挑战。以槽深hg=10μm、槽底表面粗糙度Ra≤0.8μm为设计控制目标,开展了干气密封螺旋槽激光加工工艺的优化研究。选取标刻次数、激光功率、填充间距、扫描速度4个对槽深hg和槽底表面粗糙度Ra有显著影响的因素作为设计变量,每个因素均取12个水平,通过均匀试验分别得到12组工艺参数下的螺旋槽深度hg和槽底表面粗糙度Ra;然后,利用ACE非参数回归建立工艺参数与槽深hg、槽底表面粗糙度Ra的映射关系,并采用蒙特卡洛法随机生成大量的工艺参数样本,再通过插值算法和样本筛选得到了3组满足设计控制目标下的工艺参数及其预测结果,并根据实际情况对3组工艺参数微调后进行试验,获得3组实际工艺参数下的槽深hg和槽底表面粗糙度Ra。试验结果...

在“碳达峰、碳中和”背景下,二氧化碳(CO2)捕集利用与封存(carbon capture, utilization and storage,CCUS)技术作为减少CO2排放的最有效策略已成为世界关注的热点。针对应用于CCUS技术中的离心式压缩机,以螺旋槽干气密封为研究对象,含杂质CO2为润滑介质,基于EOS–CG(equation of state for combustion gases and combustion gas-like mixtures)模型获得干气密封运行工况范围内含杂质CO2混合物密度、焓值、声速及焦耳–汤姆逊系数等热力学参数;考虑实际气体效应、黏温压效应、阻塞流效应、离心惯性效应及润滑介质与密封端面间的对流换热,采用有限差分法耦合求解雷诺方程、能量方程及密封环热传导方程,获得含杂质CO2干气密封压力场、温度场、开启力、泄漏率等稳态性能参数。结果表明:当温度一定时,密度随压力的增大而增大,焓值、焦耳–汤姆逊系数随压力的增大而减小;当压力一...

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度–变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4°、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4°、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6°、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度–刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6°、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明:变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度–刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0~1 000 m、1 000~7 000 m两...

针对现有带定压活门的液压阻尼器模型考虑因素不同、形式不统一等问题，通过分析油液含气和压缩性、阀口液动力、阀口流量系数和等效面积、串油管路阻力和管路部分油液压缩性等因素对液压阻尼器等效阻尼及阻尼力峰值的影响，建立了液压阻尼器定压活门内置与外接时统一的力学模型。将某型带定压活门的液压阻尼器在1、9、26mm共3种不同激振幅值下等效阻尼及阻尼力峰值的计算结果与实验值进行对比，结果显示，等效阻尼误差分别为-9：9945％、0．6724％和-2．7572％，阻尼力峰值误差分别为-0．4574％、1．9733％和-4．0749％，该结果验证了所建力学模型的准确性。在进行影响因素分析时发现，油液体积弹性模量在低压时对含气量较为敏感，随着含气量的增加急速下降，弹性模量的改变对等效阻尼和阻尼力峰值均有较大影响，特别是在激振幅值较...

随着液压技术的不断发展,液压传动在各行业得到了广泛应用,同时也对液压马达输出转矩脉动特性提出了更高的要求。目前广泛使用的液压马达均是一个转子对应一个定子,无法实现液压马达的差动连接来满足复杂工况的需求。双定子液压马达因其特殊的结构形式,可在一个壳体内形成内外两组液压马达,可实现液压马达的差动连接。作者基于双定子液压马达结构形式及其差动连接原理,分析得到双定子液压马达差动连接时内、外马达之间的具体关系,即双定子液压马达差动连接时内马达由外马达驱动旋转,实现了泵的工作原理,并将其排出的油液输入到外马达中。在此基础上,深入分析了内、外马达的理论流量和理论转矩,并通过分析内、外马达的瞬时流量,得出马达瞬时转矩的变化情况,进而利用波动系数分析出在内马达输出脉动油液影响的前提下,双定子液...

随着液压技术的普及,液压同步回路的应用获得了工程行业广泛的认可,但是当前最为常见的几种同步回路却存在很多弊端。如何更好地实现同步运动效果,获得更多的同步运动形式、更高的同步精度是液压同步回路设计中的重要任务。双定子多输出泵作为一种新型的液压元件,由内泵和外泵构成,既能够实现多输出,还能根据要求实现比例输出,并且内外泵之间相互独立,既能实现单独输出,也能实现联合输出。将这种新型液压元件进行回路设计,取代原有的液压同步回路设计,探究新型液压元件双定子多输出泵（简称双定子泵）在同步回路中应用的性能特点以及其驱动多液压缸同步的规律。借助液压系统的分析,设计出单作用双定子泵、双作用双定子泵的同步回路,与传统的同步回路进行比较,发现新型同步回路具有能驱动不同缸径的液压缸同步,能实现多种同步...

基于载荷增量法和扰动压力法，研究液体液压主轴系统的动态性能。通过有限差分法求解计入微尺度速度滑移效应的不定常油膜压力分布的雷诺方程，并得出非线性油膜力。应用载荷增量法和扰动压力法求解反映油膜动态特性的4个动态刚度和阻尼系数，并用于转子轴心轨迹的动力学描述，求解存在偏心质量下的转子轴心轨迹，实现液压主轴系统的流一固耦合分析。研究结果表明：速度滑移对液压主轴的动态刚度和阻尼性能造成了一定的影响。动阿Ⅱ度系数Kzx、Kzy、Kyx和Kyy受滑移影响降低的最大比率分别为4．85％、4．85％、7．20％、7．16％，速度滑移降低了油膜阻尼系数Cyx、Cxy和Cyy阻尼系数Cxx受滑移影响比较复杂；随着转子偏心质量距的不断增加，主轴轴心运行轨迹在不断扩大，系统的稳定性不断降低。最后，通过液压主轴回转精度实验验证了轴心...