液力变矩器是液力传动的重要元件,以黏性油液为工作介质转换并传递功率,具有无级变速变矩、自动适应等优良传动特性。由于工作介质的高速流动,对各叶轮产生较大的轴向动负荷,同时其内部不同旋转域间存在着较大不平衡面积,使得液力变矩器在工作过程中存在较高的轴向载荷。以某有效直径为420 mm的液力变矩器为研究对象,对带泄漏腔体流域的整体进行三维数值模拟,并分析各个工作轮的轴向力构成,搭建轴向力测试试验台进行试验验证。试验结果表明,三维流场仿真能够较准确地计算轴向力。由仿真分析可知,泄漏区内工作液体的作用所产生的轴向力占比较大;3个叶轮中,涡轮轴向力最小,约为泵轮和导轮的1/5,泵轮轴向力始终使泵轮接近导轮,导轮所受到的轴向力始终使导轮接近泵轮;随着传动比增大,泵轮轴向力先增大后减小,在i=0.3工况时泵轮轴向力...

针对多级缸故障模式复杂且难以实现精准诊断的问题,提出一种基于GoogLeNet神经网络的多级缸故障诊断方法。以多级缸伸出动作时的工作原理为出发点,通过对其建立动力学模型,搭建包含多种故障模式的仿真模型,获得不同状态下的多级缸故障信号。提取关键故障特征,并采用GoogLeNet神经网络构建故障诊断模型,实现多级缸故障诊断与故障定位。仿真和试验结果表明,所建立的多级缸仿真模型与实际相契合,且据此提出的故障诊断方法能够精准识别多级缸的不同故障模式,从而为多级缸维护维修工作的开展提供重要依据。

金属硬密封三偏心蝶阀在关闭状态下的密封比压决定着该阀的密封性能和工作寿命,优化金属硬密封部件的结构参数十分重要。以DN600三偏心蝶阀为研究对象,利用有限元分析法,分析密封面上密封比压分布规律。提出利用密封配合面周向间隙指标判断蝶阀的密封性能,利用Box-Behnken响应面优化方法对密封构件的结构进行优化,分析复合阀板座大、小径端切割厚度、复合阀板座直径及其交互作用对密封面最大密封比压的影响,得出最优设计方案。结果表明,在不影响蝶阀密封的前提下,优化复合阀板座参数后,密封面最大密封比压从202.96 MPa下降到128.44 MPa。对优化后蝶阀进行封闭打压密封实验,验证了其密封性能的可靠性。

重型装备回转运动负载惯量大、周期性频繁启停、能耗巨大,制动能一般都以热能形式耗散,能量再生利用一直没有很好的解决方案。提出了一种新型能量再生型电液混合驱动系统并定义了系统3种工作模式,以重型装备中可逆轧机为例,研究了所提系统的特性。以电动机能耗及输出峰值功率作为评价指标,研究关键元件参数对系统驱动特性的影响规律,通过AMESim建立了纯电动驱动与电液混合驱动仿真模型。结果表明液压泵/马达排量对制动时间、电动机峰值功率及电动机能耗影响最大;最优参数下,所提电液混合驱动系统较原电动机驱动可降低电动机峰值功率45.75%,能耗可降低48.33%,启动时间缩短44.54%,制动时间缩短1.21%。

随着飞机燃油系统的广泛应用,由于压力和流量的增大,燃油系统活门在关闭过程中容易出现结构变形,导致活门出现卡死和无法完全关闭的现象。通过建立球形燃油活门的三维流固耦合动力学模型,基于Workbench平台,对活门关闭过程瞬态特性进行仿真分析。结果表明:流道中活门关闭旋钮为易变形结构,在流体压力作用下变形量较小;变形量随开度呈非线性正相关变化,在进口压力逐渐增大时,压力差随之变大,此时活门无法正常关闭;对同类活门做对比分析试验,发现仿真和试验结果基本吻合,提出适当降低流量和压力是延长活门寿命的重要方法。

为了研究车间纵向减振器失效对动车组动力学性能的影响,基于SIMPACK建立某高速动车组动力学模型;分析车间纵向减振器在失效工况下对整车动力学性能影响,有助于解决高速动车组车间纵向减振器异响及异常问题。研究结果表明:车间纵向减振器失效对稳定性影响不大,对垂向平稳性影响也较小,横向平稳性和舒适性有明显恶化;中间车横向平稳性和舒适性恶化情况比两端车严重,两端车横向平稳性指标最大增加率为5.4%,舒适性指标最大增加率约25%,中间车横向平稳性指标最大增加率约10%,舒适性指标最大增加率约45%;轮轴横向力、轮轨垂向力、脱轨系数及轮重减载率等安全性指标受其影响较小。

小外径管材在生产生活中较为常见,其侦测勘察一直以来是亟需解决的难题。提出一种外管路攀爬的机器人设计方案,采用蜈蚣多足结构,提升攀爬能力。采用气动作为驱动,增加抓握力,有效减少重量。通过建立虚拟样机,并利用Mechanica对重要零件脚趾进行受力分析和有限元计算,优化了脚趾的结构和尺寸。通过研制实验模型进行测试,验证了总体设计方案的可行性和分析的有效性,为外管路攀爬机器人的进一步研究奠定了基础。

为提升矿用防爆柴油机的换热能力,提出水冷代替油冷方案,对燃烧室内活塞的热载荷响应特性进行了研究与分析。基于CFD方法,建立活塞冷却腔内的气液两相流模型,选用SST k-ω湍流模型,结合VOF模型和Level Set模型得出不同曲轴转角下的液相比例和对流换热系数变化规律,分析了冷却腔结构对传热效果的影响。构建活塞热机耦合模型,计算了极限条件下活塞的热应力和热变形。研究结果表明:冷却腔内的液相比例并非决定换热效率的唯一要素,液相的振荡作用可显著增大对流换热系数;活塞头部的薄壁变形主要受热载荷影响,受腔内压力和惯性力的影响较小。

针对民用飞机特点,提出了民机发动机驱动泵长寿命设计技术。分析了入口内置涡轮增压泵、出口集成压力脉动衰减缓冲瓶、壳体回油腔设置主动抽油泵对发动机驱动泵寿命的影响,并进行了仿真分析和试验验证。结果表明:入口腔内置涡轮增压泵可将入口压力增加0.15 MPa,出口集成缓冲瓶可将液压泵压力脉动控制在额定输出压力±3%以内,且缓冲瓶容积越大,对压力脉动衰减越明显,壳体回油腔设置主动抽油的摆线齿轮泵可将液压泵壳体回油相对入口的温升控制到小于6℃,壳体回油温度甚至低于泵出口温度。

针对农业装载机运行过程中动臂液压缸能量浪费问题,设计一种以蓄能器与超级电容为储能元件的混合动力能量回收液压系统,提高能源的利用。使用AMESim搭建农业装载机液压系统仿真模型,研究在不同负载下能量的回收效率。仿真结果表明,在液压缸下降时,随着负载的增加,负载产生的势能越大,需要液压泵提供的能量越小,能量回收效率随负载增大先增加后减少,在负载为5 t时能量回收效率达到最高,可达57.47%,该系统可以有效实现能量回收功能。