传统液压技术将在未来十年内发生重大变化。电气自动化、数字化和IT技术的新发展将使工业液压系统的集成变得更加容易,并使其更具竞争力。综合剖析了工业液压所面临的市场挑战,与电传动技术在未来的竞争关系,以及在关键细分市场的发展趋势。通过分析当前和未来的技术发展,结合产品和应用案例,提出了工业液压技术转型的方向、要点和解决方案。

为了研究调速阀阀口堵塞对液压传动系统工作状态的影响机理,基于AMESim软件,建立了调速回路仿真模型,分析节流口不同堵塞程度下的调速阀出口流量及压力波动特性,观察执行元件的速度变化趋势。研究表明由于堵塞引起的通流面积下降使介质流动状态发生改变,从而影响回路及执行元件的工作状况。鉴于此,针对调速阀节流部分设计一种监测流量并可实现自我调节的数字化反馈系统。结果表明在不同程度的堵塞情况下,该反馈系统可以实现流量调控或停止回路工作,因而提高调速回路准确性及调速阀维护时效性。

相较传统比例阀,独立节流口阀因阀口独立控制,更易实现流量-压力复合控制功能。但由于流量、压力控制过程为多级闭环控制,仅采用传统PID控制算法难以满足流量-压力复合控制的要求。针对某型双阀芯独立节流口阀,提出了基于BP神经网络PID的流量-压力复合控制策略,利用BP神经网络算法可以逼近任意非线性函数的特性,实时调整PID控制器的参数值,并进行了理论分析和实验研究。结果表明:采用BP神经网络PID控制算法在流量-压力复合控制时,流量、压力控制精度分别为1.8%和2.1%,可以满足大多数流量-压力复合控制场合的需求。

针对某新型液压电磁阀可靠性试验缺乏指导原则的问题,对传统故障模式影响及危害性分析(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,FMECA)方法进行了改进,并基于改进后的FMECA分析方法对该阀进行可靠性理论分析。将模糊综合评判方法引入传统FMECA分析方法中,通过建立因素集、评价集和权重集确定评估框架,再引入“梯形模糊数”提高FMECA分析方法的准确性,应用改进后的分析方法计算得到该电磁阀薄弱环节的影响因素。将影响因素进一步划分并通过二次分析确定了影响因素中的最极限工况。最后,通过仿真验证了可靠性理论分析方法的正确性,为该阀提供可靠性研究及试验的参考标准。

对竹子进行了随机采样,并分别从宏观和微观两个尺度进行了结构观测。在此基础上,提取出了宏观变壁厚带节特征和微观多胞分布特征,并将这些结构特征应用至工程机械用液压缸活塞杆的轻量化设计上,得到了变壁厚带结活塞杆、多胞薄壁活塞杆及多胞变壁厚带结叠加结构活塞杆等三种仿生结构活塞杆。与传统轻量化设计方法得到的空心活塞杆相比,三种仿生结构活塞杆的质量分别减轻了22.652%,54.927%和6.326%。利用ABAQUS有限元软件分别对各结构活塞杆进行了最大受压条件下的静力学数值模拟。应力结果表明:变壁厚带结活塞杆和多胞变壁厚带结叠加结构活塞杆上的最大压应力均未超过材料的许用应力,满足强度要求,且仿生活塞杆的应力集中面积均较小。变形结果表明:三种仿生活塞杆均能满足合理变形要求。

为研究多制动器工作时的同步性能,以多卷筒提升装备液压制动系统为研究对象,采用SimHydraulics对制动系统进行建模仿真,分析油液管路长度、内径对多制动器同步性工作的影响。研究结果表明,油液管路长度越短,内径越小,制动器开闸响应时间越快,油液管路长度越短,内径越大,合闸响应时间越快。对不同油液管路长度和内径进行合理配置,可使制动器实现良好的同步性;在主路管径78 mm及主路长度10000 mm参数配置下,制动过程中的油压波动值满足行业标准对液压系统二级制动的参数要求;为多卷筒的液压制动系统设计提供参考。

挖掘机执行机构轨迹的精确控制是实现其智能化、无人化发展的基础。针对泵控/阀控相耦合的负载敏感(Load Sensitive,LS)系统挖掘机,提出了一种自适应的模糊PID控制方法(Fuzzy-PID)以实现LS挖掘机执行机构位姿的精确控制。该方法不依赖离线计算,可实现作业过程中PID参数的整定。建立LS挖掘机联合仿真模型对Fuzzy-PID的控制性能进行验证,结果表明,Fuzzy-PID控制精度更高,与PID相比,其均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)减少了23.85%。进一步,通过发动机转速及斗杆运行速度验证了Fuzzy-PID稳定性和响应性。研究结果可为负载敏感系统液压挖掘机智能化升级提供理论指导及工程应用价值。

滑油泵作为航空发动机润滑系统重要零部件,其工作性能的好坏直接影响航空发动机的使用安全。同时,转速流量特性及高空特性是评价航空发动机滑油泵工作性能的关键参数。以某型航空发动机多级滑油泵为研究对象,利用PumpLinx仿真计算软件及滑油泵真空试验台,通过仿真计算和试验验证相结合的方式,对多级滑油泵的转速流量特性和高空特性进行分析。结果表明:多级滑油泵的出口流量随转速升高而增大;在不同转速下,随着进口绝对压力的降低,多级滑油泵内部的空化现象不断加剧,含气率不断增大,流量不断减少,且下降幅度越来越大。

随着城市地铁的高速建设,盾构机作为开挖的专用设备之一,对其可靠性要求非常高,尤其对推进液压缸的性能要求很高。为制造出高性能的推进液压缸,需开发盾构机推进液压缸试验平台。该平台可对不同规格的推进液压缸进行启动压力、同步侧向载荷等测试。对试验台的需求、结构设计、液压系统与同步控制系统等进行了设计与开发。通过试验对盾构机用液压缸进行了综合测试。并根据失效形式提出了改进方案,最终完成新样品的5000次疲劳测试。证明该样机对盾构机推进液压缸的可靠性检测具有较高的实用价值。

配流盘的阻尼槽结构,对于柱塞泵脉动抑制与减振降噪优化起着至关重要的作用。提出了基于快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的阻尼槽多目标参数优化方法,对柱塞泵的阻尼槽参数进行优化计算。首先,通过搭建柱塞泵联合仿真模型,求解得到不同阻尼槽结构下的流量特性与变化规律;然后,构建了基于NSGA-Ⅱ的多目标参数优化模型,以柱塞泵的输出流量脉动与斜盘受力冲击均取最小值作为优化目标,进行阻尼槽关键参数寻优。最后,得出优化后柱塞泵的出口流量脉动率相比优化前可降低约35.78%,斜盘合力脉动率降低约9.85%,优化效果较好。通过对仿真结果分析,确定阻尼槽的结构参数对柱塞泵脉动冲击特性影响显著,采用NSGA-Ⅱ算法的多目标参数优化方法,能够有效的求解最优阻尼槽参数,极大提升了阻尼槽结构优化效率。