提出一种基于ANSYS有限元的单根张拉前卡式千斤顶内热力学特性分析方法。液压油黏度对温度变化十分敏感,而且其黏度变化直接影响液压动作、传递效率和传递精度,所以对张拉千斤顶的热力学特性研究是至关重要的。热流固多场耦合的方法是所采取的研究方法,针对液压千斤顶固体和流体部分分别建立热传导模型和湍流模型,进行千斤顶热力学特性的仿真分析,得到千斤顶正常工作时液压缸内温度场、热应力场和热应变场的仿真结果图,对比仿真与试验结果,为千斤顶材料选取和结构改进提供理论基础。

航空发动机反推作动系统作为反推系统的重要组成部分,对飞机着陆减速有着重要意义。为了深入了解反推作动系统的展开收起运动特性,对反推作动系统的全行程过程进行了运动分析和数学模型创建,采用数值仿真方法对系统进行了仿真计算,研究了反推作动系统的缓冲性能、同步性能以及温度对运动过程的影响。结果表明:系统仿真模型对全运动过程具有良好的预测效果,可成为系统运行和性能检测有效分析工具;系统的缓冲装置将末端碰撞速度降低至0.15 m/s以内,可以有效削弱作动器的剧烈碰撞;系统运行的最大不同误差主要发生在展开或收起极限位置处,提高系统起动加载的同步性和精度,同时保持外载阻尼特性的一致性,以此减小系统运动的同步性误差;系统在低温环境下仍可以进行展开工作,但运行速度受到极大影响。

作为一种低速大扭矩液压马达,多作用径向柱塞式内曲线液压马达被广泛用于绞车、挖泥船、掘进机等大型装备的回转驱动系统中。内曲线液压马达低速稳定性严重影响着主机的工作品质。通过耦合油液压缩性、摩擦副泄漏等因素,建立多作用径向柱塞式内曲线液压马达的动态特性仿真模型,并分析配流轴配合间隙、柱塞与缸孔配合间隙、等加速导轨曲线幅角分配对马达低速稳定性的影响。仿真结果表明,马达低速稳定性随着配流轴配合间隙及柱塞与缸体配合间隙的减小而提高;随着导轨曲线的零速区和等速区幅角占比的增大,马达低速稳定性呈“U”形趋势变化,当零速区和等速区的幅角占比分别为0.0833和0.25时,马达低速稳定性较优。

针对传统的模拟调节阀和数字阀存在的不足,在FL-12风洞设计了一种流量精确控制的高压供气系统。首先通过ER5000控制器和先导比例阀驱动多台薄膜式减压阀实现气流压力的初步调节;然后在此基础上,采用基于PCM数字阀和等百分比流量特性的针型阀共同实现气体流量的精确控制;其次采用带蜂窝器和阻尼网的临界流文丘里流量计进行气流的精确测量;最后,提出基于非线性自整定PID的流量控制算法。试验结果表明,该供气系统的流量调节范围为0.1~8 kg/s,流量控制的绝对精度为±3 g/s,相对控制精度为0.04%,动态调节性能优异,可为风洞进气道等试验提供重要保障。

阀片变形极大地影响了减振器的阻尼特性,提高阀片变形量的计算精度,可进一步精确分析CDC减振器的阻尼特性。根据热弹性理论和大、小挠度理论,推导了环形阀片任意半径处的变形解析解,从而建立了温度-压力复合作用下的阀片变形数学模型,开展了温度场和静力学仿真验证,基于Simulink搭建了考虑阀片热变形的CDC减振器阻尼力的数学模型,并将仿真结果与实验结果进行对比。结果表明:阀片变形解析解与仿真结果误差在5%以内,阻尼力模型仿真结果与实验结果误差在10%以内。该阀片变形数学模型和阻尼力模型均提高了减振器阻尼特性的计算精度,为阀片变形计算和减振器阻尼特性的研究提供了理论基础。

射流管力反馈两级电液伺服阀常用数学模型为单输入单输出的三阶或二阶简化传递函数模型,其无法描述伺服阀各状态参数的变化且不便于采用现代控制理论的方法进行研究。基于现代控制理论,以衔铁角位移、射流喷嘴位移、射流管阀输出压力、滑阀的阀芯位移为输出,建立了射流管力反馈两级电液伺服阀五阶状态空间模型,不同于传统简化模型,此模型包含了滑阀的黏性阻力和液动力、油液压缩和泄漏、反馈杆弹簧力等多种因素的影响。通过仿真,给出了某型号射流管力反馈两级电液伺服阀的衔铁角位移、射流喷嘴位移、射流管阀输出压力和滑阀阀芯位移的阶跃响应曲线和频率响应曲线,结果显示所建高阶状态空间模型误差较小。

在常规功率回收型液压泵实验台中,当电机转速超过回收马达转速时,功率回收马达成为电机负载而产生额外的功率损耗。针对这一问题,设计了一种应用电磁超越离合器的功率回收型液压泵试验台,并对该试验台功率回收原理及功率回收效率进行分析。并以K5V200DT轴向柱塞泵作为对象验证试验台的功率回收效果。结果表明:应用了电磁超越离合器的功率回收型液压泵试验台功率回收效率达到了42.16%,功率回收效果良好,为解决液压泵功率回收型试验台的额外功耗问题提供了新的解决方案,对液压泵功率回收型试验台的高效设计具有一定的指导意义。

现有的压力模拟器是计算机控制伺服阀加减压实现压力模拟,但由于液体压缩率小,系统泄漏以及空气溶解导致降压较快,压力难以持续稳定,同时微小的体积变化引起较大的压力波动,高精度的压力自动控制较为困难。针对快捷高精度压力自动模拟的需要,研制了一种齿轮泵动态压力模拟器,介绍了其组成、工作原理、关键设计和具体设计应用,计算机PID闭环控制变频电机驱动齿轮泵动态加压,研制两级稳压腔、节流孔、回油孔组合的节流稳压器实现消波稳压,解决齿轮泵产生的压力脉动,经过试制和测试,压力波动小,稳压精度高,加减压平顺快捷,验证了高精度动态稳压技术和模拟器的性能。

传统的液压缸间隙密封,因其密封间隙恒定而存在压力升高泄漏随之增大的矛盾。为此,提出一种压力自适应型液压缸变间隙密封结构,在压力作用下活塞中部产生径向弹性变形从而改变密封间隙。基于弹性力学薄壳理论得到活塞径向变形公式,利用ANSYS有限元软件分析了变形区域宽度、厚度等因素对内泄漏和摩擦力特性的影响。结果表明,该密封结构的密封间隙能随压力改变而自适应地变化,从而有效地调节内泄漏,提升密封性能,为设计和制造提供了理论依据。

机械设备在运转时由于液压系统或电机的往复冲击做功而产生不同程度的振动,如何将振动能量回收是实现节能环保和可持续发展的重要途径。基于压电材料的正压电效应,提出了一种压电式振动能量回收装置,分析了其能量回收机理和操作方法,建立了压电能量回收装置的输出能量输出方程。基于NI数据采集卡和LabVIEW软件搭建了实验测试平台,对压电能量回收装置进行了实验测试。实验结果表明:压电能量回收装置的输出功率随振动频率的增加先增加后趋于稳定,且连续振动激励下能量回收装置的回收的能量功率更大。研究结果为机械系统振动能量的回收奠定了理论基础和技术支撑。