针对负载敏感多路阀微动特性差和多参数耦合问题,以16通径负载敏感多路阀为研究对象,分析了负载敏感多路阀结构与压力补偿阀工作原理,采用AMEsim创建阀芯微动仿真模型,系统研究了压力补偿阀弹簧刚度、压力补偿阀阻尼孔与控制腔液容对负载敏感多路阀微动特性的影响,采用NLPQL优化算法进行了参数优化。结果表明,负载敏感多路阀主阀芯小开口时,进出油口压差和通流量的稳态值和波动量随着压力补偿阀弹簧刚度增大而增大;进出油口压差和通流量稳态值受阻尼孔与控制腔液容的影响很小,主阀压差波动量随阻尼孔和控制腔液容增大而增大;经参数优化后,主阀小开口时压差波动幅值降低17%.

针对负载敏感多路阀阀口空化严重的现象,利用Fluent中的多相流模型对多路阀阀芯U+U型组合节流口的空化现象进行仿真分析,通过Solidworks建立具有不同长度C、宽度R、深度b的组合节流口三维模型,将节流口三维模型在Workbench中进行流道抽取,采用Fluent对抽取的流道模型进行模拟仿真,通过对36组数据对比分析,得到了大U型槽的深度、宽度、长度对多路阀阀芯节流口处气体体积分数值的影响规律。

针对高压多路阀体变形量受阀体内部流道中高压流体影响大的现象,采用Workbench中的单向流固耦合方法对高压多路阀体进行变形计算。采用Solidworks建立负载敏感多路阀装配体的三维模型,对三维模型进行网格划分,采用workbench计算平台对多路阀流体域和固体域进行耦合计算,对多路阀阀体结构进行计算研究。计算结果显示,多路阀体最大变形位于压力补偿腔流经换向阀腔的位置,最大变形量随着开口量增大而增大,当压力为35 MPa,开口量为5.7 mm时,最大变形量为4.49μm,阀体材料最大应力值和应变值分别为189.5 MPa和9.27×10-4.

针对高压轴向柱塞泵滑靴副的配对材料,研究激光加工工艺参数对加工深度及质量的影响规律,加工出所需特定形状参数的微凹坑。通过激光加工设备在滑靴表面加工出微凹坑,依次分析激光加工次数、激光功率、激光扫描次数、激光频率对微凹坑的加工深度及质量的影响规律,研究结果表明,加工次数对微凹坑深度影响最大,加工次数15次时,深度达到260μm左右;随激光功率增大,微凹坑深度增大,当功率达到70%时,深度为100μm左右;随扫描速度加快,微凹坑深度减小,扫描速度为200 mm/s时,深度为140μm左右;频率对微凹坑深度得影响不大,凹坑深度整体在100μm至120μm之间。

针对轴向柱塞泵配流副微织构表面,采用有限差分法对微织构表面进行离散化处理,利用超松弛迭代法对微织构表面流体方程进行求解,得到微织构配流副的油膜压力分布。利用MATLAB软件对微织构配流副的油膜厚度和油膜压力进行了仿真研究,分析了微织构对配流副油膜润滑特性的影响。研究结果显示微织构能够显著改变配流副油膜的厚度和压力分布,产生动压效应。无微织构表面最高压力为0.1064 MPa,微织构配流副表面最高压力0.152 MPa,提高油膜的承载能力。

在配流副表面加工微织构并研究其减摩特性。采用正交试验方法进行配流副仿真研究,得到各因素对配流副摩擦影响顺序为转速>油膜厚度>深度>形状>直径>面积率,得出最优参数组合为直径400μm、深度200μm的圆球形凹坑、凹坑面积率6%、油膜厚度15μm、转速1500 r/min.分析了微织构配流副的速度场、压力场、动压承载力,并对全油膜进行了仿真。搭建了轴向柱塞泵的配流副摩擦试验系统,在不同负载压力4 MPa、8 MPa、12 MPa和工作流量10 L/min、20 L/min、35 L/min下,对最佳参数的微织构配流副进行摩擦特性试验,试验结果表明,微织构配流盘的摩擦扭矩值比光滑配流盘小,与全油膜仿真结果相验证。最大差值为1.53 Nm,最大减摩率为12.47%.

斜盘-滑靴副是轴向柱塞泵的重要摩擦副之一,对柱塞泵的工作可靠性有着重要的影响。传统滑靴副油膜设计采用剩余压紧力法,并没有完整考虑油膜挤压效应对滑靴的动态支承力。针对轴向柱塞泵斜盘-滑靴副油膜的支承力受挤压效应影响进行了研究。通过控制滑靴挤压速度,利用CFD流体仿真方法,验证挤压效应的存在及结构参数和油液动力粘度对油膜挤压效应的影响。

介绍了利用力矩反馈实现的变量液压泵变量机构的模块化设计原理和过程,以基于比例排量控制原理实现的压力控制、流量控制、功率控制和复合控制为例进行了说明,并得出了相关结论。

非对称泵是一种可平衡单出杆液压缸有杆腔和无杆腔不对称流量的新型高效节能元件,对消除或减少液压系统能量损失具有显著效果,故需要在现有研究基础上从原理、功能及使用等方面不断完善改进,以便于投入到工程应用中。由于非对称泵结构的特殊性,进行泵控单出杆液压缸台架实验设计是非对称泵在液压回路中使用的基础性研究。实验回路中,非对称泵A油口接单出杆液压缸有杆腔、B油口接单出杆液压缸无杆腔、C油口接蓄能器、利用DSpace控制非对称泵斜盘倾角,达到变量控制液压缸。理论和实验表明,非对称泵可以有效匹配单出杆液压缸有杆腔和无杆腔不对称流量,实现非对称泵控单出杆液压缸的有效节能控制。

为解决液压支架工长时间作业过程中,因身体疲劳不能及时发现护帮板未护帮的问题,采用实时性高的Tiny-YOLOv3算法检测护帮板状态,但检测任务会受到综采工作面尘雾的影响。因此,提出一种融合图像去雾与Tiny-YOLOv3的目标检测算法,并在此基础上优化图像去雾算法的CUDA实现,首先将暗通道图像用RGB单通道图像代替,然后按列分组求大气光值,合并初始透射率的kernel函数并优化精细化透射率计算方式,提升图像去雾速度,保证算法的实时性。实验结果表明,在煤矿护帮板状态检测场景中,融合算法比Tiny-YOLOv3算法的准确率提高了22.8%,且满足实时检测的要求。