以两自由度系统为研究对象,设计一种液压伺服作动器及其振动主动控制系统。通过建立两自由度系统和伺服系统耦合数学模型,用传递函数分析法计算出主动隔振系统力传递率。并搭建包括上下层质量、液压作动器、液压系统、控制系统的主动隔振实验平台,探究不同激振力频率和幅值的工况下主动隔振系统的隔振效率。实验结果表明,基于液压伺服作动器的主动隔振系统能够有效降低力传递率,在不同工况下系统隔振效率可达60%~70%。

针对液压泵故障诊断问题,提出一种基于局部均值分解(LMD)、形态谱和核模糊C均值聚类相结合的方法。首先,用LMD分解液压泵振动信号,得到具有物理意义的若干个模态分量(PFs);其次,选取含有特征信息丰富的3个PFs为数据源,采用基于峰度值、能量和均方差的评价方法,从这3个PFs中提取出各个尺度上的形态谱的3个平均值,将其组成一个向量;最后,采用核模糊C均值聚类方法(KFCM)对不同工况下所有样本进行聚类分析,对液压泵故障进行诊断。此外,将信号采用经验模态方法(EMD)分解、模糊C均值聚类方法(FCM)分析,结果表明LMD和KFCM分别优于EMD和FCM;该方法诊断精度高,是液压泵故障诊断的有效方法。

考虑到全断面硬岩推进机(TBM)掘进过程中轴向基础振动对流体流速和压力波动的影响,运用输流管道流固耦合轴向运动4-方程模型,分析基础振动的影响,建立轴向基础振动下的TBM液压管道轴向耦合振动方程组,并用直接解法在频域内对其进行求解,再运用MATLAB软件对管道出口处流速和压力的频域响应特性进行仿真计算,随之分析基础振动和不同结构参数对流体频域响应的影响规律。同时,为减弱基础振动对流体出口参数的影响,运用正交实验法对管道进行结构优化,优化后的管道系统流速的频域幅值整体上减小了48.61%,从而在一定程度上抑制了因基础振动带来的流体波动。

在软件Hypermesh中建立齿轮泵结构有限元模型,提取其结构模态;在软件LMS.Virtual.Lab中,结合齿轮泵的模态,得出泵体模态的频率响应和节点加速度;在声学边界元模块中,利用直接边界元法计算标准场点处的声学响应;分析得出泵的声辐射性能与其模态振型相关,提出结构改进方案,以改善模态振型,从而降低泵的辐射噪声。

法兰式液压联轴器作为船舶动力传递的关键部件,在造船工业中得到越来越广泛的应用,但目前对其抗冲击特性的研究较少。基于非线性接触理论,建立某法兰式液压联轴器接触分析模型,获得最大扭矩工况下联轴器各部件的应力分布。在此基础上,基于现代冲击理论,分别采用频域法和时域法对其进行抗冲击特性分析。计算得到该液压联轴器在冲击载荷作用下的应力分布,为船舶设备的抗冲击评估和设计提供依据。研究结果表明,该液压联轴器符合抗冲击性能要求。

为进一步改善车辆抗侧倾和抗俯仰的综合性能,将惯容器应用到液压互联悬架中,设计一种含有惯容器的液压互联惯容悬架。建立整车机械-液压耦合动力学模型,应用AMESim搭建模型对车辆抗侧倾与抗俯仰能力以及悬架系统关键参数对车辆性能的影响进行仿真分析。通过仿真分析得:相较于横向稳定杆和普通液压互联悬架,液压互联惯容悬架能够明显提高车辆的抗俯仰和抗侧倾能力,改善车辆操纵稳定性和安全性。液压系统各关键参数对车辆的侧向加速度无明显影响。系统初始油压、马达排量和飞轮转动惯量与车身侧倾角呈负相关,蓄能器初始气体体积与车身侧倾角呈正相关。

为准确地对液压泵的典型故障进行诊断,同时针对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)在故障诊断中的参数选择问题,将天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search,BAS)应用到SVM的参数优化中,建立BAS-SVM液压泵故障诊断模型,以此来提高SVM在液压泵故障诊断中的性能。液压泵故障诊断实例的结果表明,相比于遗传算法、粒子群算法、果蝇算法等算法的改进算法,BAS得到的SVM参数更优,使SVM获得更高的诊断精度,从而验证了所提方法的有效性。

本文针对振动油罐振动中心的偏移现象，提出了一种新的振动中心纠偏装置。该装置结构简单，性能可靠，具有一定的应用前景。

液压胶管在硬岩掘进机（TBM）液压系统中大量使用，管内流体动力学行为影响系统的安全可靠性。为了得到振动环境下管内流体压力沿管长方向的衰减特性，基于复合材料经典层合板理论和流固耦合理论，建立缠绕式胶管轴向振动的流固耦合模型，得到沿胶管管长方向压力损失的数值计算公式，通过仿真与实验研究振动参数、结构参数和流体参数对压力衰减特性的影响，研究结果表明：沿程压力损失的幅值随着基础振动振幅的增加呈线性增长，随振动频率的增加而增加；随胶管管长和管径的增加，沿程损失波动的程度减弱；随流速的增加，沿程压力损失的波动比减小，流体黏度对沿程压力损失波动的影响较小。研究结果可为TBM管系设计和抗振设计提供理论依据。

针对TBM破岩过程产生基础振动对液压胶管内流体动态特性影响,根据层合板理论建立缠绕式液压胶管振动梁模型,并结合轴向流固耦合模型建立胶管轴向振动动力学模型。运用特征线法求解该数学模型,研究基础振动参数和胶管结构参数对流体响应特性影响,发现胶管出口压力波动幅值随基础振动振幅呈线性增加的趋势,随振动频率增加,在40Hz左右达到最大,此时振动频率接近系统固有频率;胶管出口压力峰值随液压胶管长度增加而减小,胶管内径在8mm到30mm变化时,其先增大后减小,随泊松比增大而增大。研究结果表明振动沿胶管轴向分量加强了流体与胶管互动效应,可为TBM液压管系设计和抗振提供理论依据。