阀控液压激振系统能耗较高,无阀激振系统在高频加载等方面尚存在不足。为解决以上问题,提出了通过配流盘连续旋转直接输出交变液流,驱动作动元件完成激振加载的泵控液压激振新方法。针对交变配流原理,设计了交变配流泵机械结构,研究了交变配流泵的工作原理,建立了交变配流泵的数学模型,分析了泵主要组成部件的结构参数和运动参数对交变流量的幅值和频率的影响规律。研究表明,配流盘连续旋转的交变配流泵能够产生准正弦交变液流,满足液压激振加载的需求。

针对提升机过卷缓冲过程存在的过卷回落、缓冲腔憋压及过卷位移不确定等问题,设计了一种立井提升机过卷变节流液压缓冲系统,分析了变节流缓冲机理和蓄能器补油机理,建立了变节流主动缓冲和蓄能器补油过程的数学模型,基于AMESim搭建了系统仿真模型,对有杆腔缓冲变节流函数和无杆腔补油变节流函数进行了设计,对比仿真了5种有杆腔变节流缓冲控制函数和3种蓄能器放液控制函数下的系统缓冲性能,并对系统缓冲性能影响因素开展仿真研究,得到了箕斗过卷质量、过卷速度对系统缓冲性能的影响规律,并通过冲击设备进行试验验证,研究结果表明:箕斗过卷缓冲位移不受过卷工况影响,主要由有杆腔变节流缓冲控制函数决定;蓄能器给无杆腔变节流补油对过卷回落降低具有显著效果;有杆腔变节流缓冲和无杆腔变节流补油对缓冲装置的研制具有较好的理论指...

电液比例阀广泛应用于电气化工程机械及一些高精度液压机床等领域。其中比例阀控制器是构成电液比例阀系统的关键部件。针对国内先导式电液比例阀控制器自研程度低、功能单一等问题,自主设计了一款高性能控制器。为保证推挽电路工作的可靠性,设计死区电路实现“快关慢开”的时序逻辑;并采用电压抬升方案设计“浮动地”,降低电路对宽电压供电的敏感性。该控制器能够同时输出6路高精度控制信号,还可复用为大功率输出。为验证控制器性能,设计了电气试验平台。测试结果表明,该控制器可耐受宽电压输入;输出信号在10 kHz频率下,误差低于0.3%,具备较高精度;设置为32 V/2.5 A功率输出功能时,器件壳温稳定在39℃,能够实现长期可靠工作。

对于电动静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA),传统扰动主动补偿控制方法(Active Disturbance Compensation Control Method,ADCM)存在扩张状态观测器(Extended State Obsever,ESO)对噪声敏感、控制器设计需要作动加速度信息的问题。针对以上问题,首先利用奇异摄动理论对EHA数学模型进行合理降阶,然后设计了一种基于滤波估计器(Filter Estimator,FE)的串级扰动估计器。此外,在控制器中加入阻尼自适应函数,设计了阻尼自适应扰动主动补偿控制器(FE-AD-ADCM),从而提高了系统的位置跟踪性能。最后,利用MATLAB/Simulink和Simcenter/AMESim联合仿真平台将该方法分别与传统PI和ADCM控制器进行了详细的仿真对比分析。仿真结果表明,提出的FE-AD-ADCM能有效提升EHA位置跟踪性能和对扰动的估计精度。

为实现半主动膝关节假肢随使用者残肢意图自由摆动的功能,通过低传动比实现低被动运动摩擦是先进电动假肢广泛采用的技术方法,但由于低被动摩擦和高传动比驱动不兼容的瓶颈问题,导致低扭矩输出。为此,基于电液直驱技术,提出了膝关节液压半主动驱动原理,设计了一种半主动膝关节假肢。充分利用液压传动的特点,使驱动系统具备低被动摩擦的同时能够输出大范围的驱动扭矩;完成了膝关节假肢样机集成,采用有限状态机控制方法,开展了截肢患者穿戴实验。结果表明,提出的半主动膝关节假肢结合了被动和主动假肢的优点,在水平行走摆动期提供被动屈曲和主动伸展,穿戴舒适性高。

针对掘进机器人截割电液系统中比例换向阀结构死区影响截割头位置控制精度,以比例阀实际开口作为阀控缸系统输入,建立了控制系统二阶状态空间模型。提出一种死区自适应补偿方法,基于李雅普诺夫稳定性理论设计死区参数自适应律。搭建了掘进机试验样机,通过与传统死区逆补偿方法进行实验对比,结果表明:所提控制方法可以降低掘进机跟踪指定轨迹的动态误差和定位偏差,改善比例阀死区对掘进机截割系统性能的影响。

为了解决废旧塑料瓶分拣的问题,减少劳动强度,降低环境污染,实现废旧塑料瓶分拣自动化,设计出一种气动塑料瓶分拣系统;利用三维软件SolidWorks建立分拣系统的整体结构图,利用数学方法对机械手受力进行分析,得出影响机械手受力大小的参数;利用数学方法建立机械手精准抓取模型,得出影响机械手精准的参数;利用气压回路实现对机械手的运动控制;利用张定友标记法对相机进行标定,实现机械手抓取成功率为0.99;现场试验表明,该分拣系统能够满足目前废旧塑料瓶回收站的分拣要求,不仅成本低、结构简单、易操作,而且分拣精准、效率高;为进一步实现废旧塑料瓶工业化分拣提供参考依据。

采用空化泡与Al2O3纳米颗粒耦合的方法对镁合金进行强化处理,通过空泡溃灭产生的能量将Al2O3纳米颗粒打入样品从而实现强化,建立强化作用模型并进行实验验证。通过显微硬度仪、SEM、XRD、XPS对强化后的样品硬度、表面形貌、物相、元素含量与化学态等参数进行分析。结果表明:联合作用5 min后,样品表面出现纳米级颗粒,且Al2O3含量明显增多,表明Al2O3颗粒渗入表面,同时样品硬度提高了29.1 HV。联合作用的强化机制为空泡溃灭的能量并不直接作用于镁合金表面,而是传递给Al2O3颗粒,继而由Al2O3颗粒冲击样品表面,因此凹坑与其相邻区域更加连贯平滑,同时Al2O3颗粒渗入镁合金后也增强了表面性能。

膨胀机作为压缩空气储能系统释能环节的主要部件,其效率及运行特性对整体性能具有决定性影响。与绝热膨胀相比,等温膨胀是提高活塞式膨胀机输出性能的有效方法。利用高温水雾喷入气缸强化缸内气体换热,进而提高膨胀做功能力。为了研究喷雾换热对膨胀过程的影响,首先建立了活塞式膨胀机绝热膨胀的非线性数值模型,并通过实验结果验证了模型的准确性。其次引入水雾-空气的传热方程,建立了准等温膨胀的非线性数值模型。仿真表明:进气压力1 MPa,负载扭矩30 N·m时,准等温膨胀的缸内平均空气温度提高了56 K,输出功率降低了1.48%,效率降低了3.63%。通过压力-容积图可知,准等温膨胀提高了膨胀阶段的缸内气体压力也导致了排气阶段气体背压的增加。

气动系统具有成本低、无污染、易维护等优点,广泛应用于现代工业制造生产。但气动系统的生产能耗较高,由于管网布局不合适、用气调度方法不合理、节能技术空白和工业生产节能意识薄弱等原因,导致企业管网本身的运行成本普遍偏高、气动系统内部能量损失不明、管网调度手段缺乏、管网泄漏大等问题。通过分析国内外在管网优化运行、管网建模与管网故障检测等方面的研究现状,并指出目前我国在气动管网系统智能检测与调控方面现存问题和未来发展趋势,为我国气动管网系统检测与节能调度技术的发展提供参考。