满足油液清洁度要求的液压油中仍存在固体颗粒物,这些固体颗粒在油液带动下会撞击滑阀空间流道,使滑阀产生冲蚀磨损,导致其性能退化。针对上述问题,结合计算流体力学与冲蚀理论,进行了滑阀磨损过程的数值模拟,得到滑阀全寿命周期磨损规律:滑阀的进出口压差增大,使颗粒的撞击速度和颗粒流量增大,加剧了滑阀磨损;阀口开度增大,节流口处从层流转变至湍流,同时也增大了颗粒流量,使滑阀磨损程度增大,且在不同阀口开度下,滑阀的磨损区域不同;同一节流口处,不同的油液流向,节流边两侧的磨损程度不同;节流磨损轮廓表明,阀芯的径向磨损和阀套的轴向磨损会导致滑阀控制性能下降,且阀芯的磨损较阀套更严重。

二维活塞式动态流量计,其主要特点在于采用具有旋转和往复直动双运动自由度的二维活塞作为流量计量单元。介绍该流量计机械结构和工作原理后,建立了相关动态模型,并研究了该流量计自身的计量特性以及各个结构参数对该流量计动态性能的影响,包括二维活塞直径、二维活塞质量以及计量单元内计量腔体积等。结果表明,采用两个计量单元并联连接结构的该流量计流量脉动极小,减小二维活塞质量以及减小工作腔中的死腔体积可以提升流量计的动态性能,而二维活塞直径对流量计动态性能的影响是随数值先增大后减小,这为二维活塞式动态流量计提供了优化方向。

由于车载光电跟瞄系统的跟踪精度易受非线性摩擦、质量不平衡力矩和载体振动等影响。提出了一种基于速度偏差补偿的自抗扰控制策略(Active Disturbance Rejection Control,ADRC),将系统速度输入与输出存在的偏差视作标准ADRC系统的控制残差,重新引入到线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)中进行进一步补偿,给出了基于速度偏差补偿的ADRC的参数整定形式,从扰动抑制角度论述了该方法具备更好的扰动抑制效果,最后进行了光电跟瞄转台阶跃响应和正弦跟踪实验,表明该方法较PID控制器和标准ADRC算法对系统速度特性有明显的改善,速度闭环带宽和扰动抑制能力也得到了极大地提升。

针对反推力装置液压作动系统的同步驱动需求,分析了液压反推作动系统节流同步工作原理,建立液压同步作动系统等效数学模型,采用SimHydraulics软件搭建系统仿真模型,分析了节流阀开口尺寸、负载力对系统位移同步性的影响。仿真结果表明:当控制两个作动器的节流阀开口大小一致时,随着负载力差异的增大,两个作动器运动过程中的位置差增大;通过调节两个节流阀开口尺寸的差异,能够保证两个作动器同步运动;两个作动器的负载力差异越大,两个节流阀开口尺寸的差异越大。最后通过试验验证了采用节流同步原理的液压反推作动系统在展开与收起过程中的同步性,为后续开展同类液压节流同步作动系统设计提供参考。

冲焊型液力变矩器性能与叶片形状密切相关,为提高叶片成形精度,减小回弹对性能的影响,以摩擦系数、模具间隙、冲压速度为试验因素,以叶片最大减薄率和最大回弹量为优化目标,基于优化拉丁超立方试验方法,通过Dynaform对涡轮叶片冲压过程及回弹变形进行模拟获得样本数据,研究不同工艺参数对叶片成形质量的影响,并得到关于优化目标的多项式回归响应面模型。结合多目标优化算法对冲压工艺进行优化求解,获得最优解集,选取最优冲压工艺参数组合。最后对所选优化工艺参数进行仿真验证,结果显示,优化后叶片成形质量良好,减薄率和回弹均得到优化。

油液污染是液压系统故障的重要原因之一,提升油液清洁度可以提高液压系统的可靠性。目前,液压系统主要通过液压油箱实现油液中气体分离及污染物去除。综述了国内外诸多学者在除气除杂方法的研究现状,分析并总结了油箱结构设计、污染相自然分离、多相离心分离、磁分离等除气除杂方法的研究现状及特点,对比了异形油箱结构、气液旋流分离器、液压过滤器等除气除杂新设备的发展趋势,并对液压油箱除气除杂技术的发展前景做了展望。

泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一,其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势,但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题,提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统,开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构,阐明了系统在多种模式下的工作原理;基于AMESim搭建了系统的仿真模型,建立了变速泵和旁路阀协同工作机制,根据调速曲线对泵和阀进行权重分配,以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明:通过泵阀协同控制,并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作,具有良好的工况适应性和低速稳定性,可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。

调节阀是液压系统中尤为重要的控制元件,阀内非定常空化流动是影响阀使用寿命和控制精度的主要原因之一。建立调节阀空化图像及压力信号同步采集系统,基于时频域分析,提出皮尔逊相关系数、压力累积强度变化率、压力脉冲因子来评价调节阀内空化演变过程。皮尔逊相关系数R用来确定样本周期数量,以此来确定样本计算长度。压力累积强度变化率λ来评价扩张段空化演变速率。压力脉冲因子α评价相同工况下的扩张段空化强度。实验结果表明,在不同的入口压力或不同的入口温度下,λ随着压差或者温差增大而减小,α为持续增加;对于不同的开度,λ会随着开度先下降后增加,在开度为40%时最低,而α会持续增加。

高压气动电磁阀在船舶柴油机起动系统中有着至关重要的作用,其响应特性是保障柴油机可靠和迅速起动的关键因素之一。首先,基于电磁有限元仿真软件ANSYS Maxwell对船用柴油机起动电磁阀的响应时间进行仿真分析;其次,采用国际标准ISO 12238和电磁阀阀芯位移试验验证优化前后仿真模型的精确度。结果表明,电磁阀在工作电压24 V和气隙1.1 mm时,开启和关闭响应时间分别为31.3 ms和43.3 ms。最后,通过Maxwell软件自带的参数化等功能进行了性能优化设计,研制了气动电磁阀专用试验系统并开展了性能试验;结果表明电磁阀在工作电压为28.8 V时,电磁阀开启响应时间加快5.9 ms;在5个500匝线圈并联时,电磁阀开启响应时间加快16.3 ms,满足船舶柴油机起动系统要求。

针对混凝土泵车臂架系统响应慢、动态性能差等问题,提出了采用电静液执行器(EHA)代替臂架中的传统液压系统,从而提高系统响应速度,减少臂架振动。首先介绍了EHA的工作原理与数学模型,提出了基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略,其次利用AMESim与MATLAB软件搭建了混凝土泵车臂架的机械—液压—控制联合仿真模型,通过对臂架油缸伸出和缩回过程的阶跃控制仿真和正弦控制仿真,对比PID控制、模糊PID控制与基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制3种控制策略的仿真结果,结果表明,基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制下系统响应时间减少50%左右,超调量减少67%左右,速度跟踪误差减少50%左右。搭建EHA试验样机进一步验证基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略的有效性。