针对人工检测地下排水管道存在入井尺寸限制及易燃、易爆等问题,设计研制了一款能适应直径600~1050 mm管道的全气动管道检测机器人。机器人通过气缸撑壁以及连杆变幅,实现了在不同直径管道的撑壁行走。采用大减速比气动马达低速旋转实现摄像头沿壁面慢速移动,从而进行对管道壁面的图像采集。设计了执行机构的全气动控制系统,根据气动逻辑原理图,通过FluidSIM软件对气动控制回路进行仿真。完成了管道检测机器人的样机制作与管道实验,验证了机器人在污水中检测的可行性。

以某型飞机液压系统污染控制为研究对象,首先介绍了液压系统污染物的来源,即外部侵入的污染源和液压系统内部产生的污染源,然后从设计阶段污染控制、制造阶段污染控制和使用维护阶段污染控制3方面开展了研究,其中重点介绍了设计阶段液压油滤、单向限流活门组件和液压油箱的设计情况。此外还对液压油的采样和检测进行了深入地研究,对比了当前采样和检测的主要方法。外场使用统计情况表明,某型飞机液压系统污染控制取得了初步成果。最后总结了当前飞机液压系统污染控制存在的主要问题及解决措施。

微细气泡因其具有尺寸小、上升速度慢和传质效率高等特点,在污水处理、超声成像和皮肤清洁等领域具有可观的潜在应用价值。以微流控方法生成微细气泡为研究对象,针对T形微流道中气、液二相流体相互作用机制,开展基于COMSOL的微细气泡生成特性数值模拟研究,观测不同时刻下的微细气泡的形态特征,分析气体压强、液体流量、气体通道宽度、混合界面润湿性等因素对微细气泡生成特性的影响规律,并研制T形微流控芯片,通过微细气泡生成特性测试系统开展试验验证,为微细气泡定量精准可控生成提供仿真与试验依据。

通过对轴向柱塞双联泵中间体与前泵大法兰盘、后泵端盖、传动轴、斜盘座及内部流道压力油之间的动力学特性的分析,对传递作用在中间体上的力及转矩理论计算公式进行了推导,建立了某型轴向柱塞双联泵的中间体有限元模型,以基于推导的理论公式计算得到的中间体作用载荷作为边界条件,在高速重载满排量工况下对其结构强度进行了数值计算求解。解析结果表明,其结构强度薄弱环节集中分布在排油腔处且已达到屈服极限,解析结果为中间体的进一步优化设计奠定了基础。相关推导得到的理论公式及分析方法,可以为轴向柱塞双联泵这种复杂结构中间体的优化设计与强度校核分析提供指导和参考。

为缓解液压缸制动期间形成的冲击作用并降低能量损耗,设计了一种建立在液压蓄能器基础上的储能系统并回收制动能量,利用AMESim平台对系统制动性能与能量回收效率开展了仿真研究。研究结果表明:0~0.5 s期间液压缸保持匀速运动的状态,之后系统到达制动阶段并进行能量回收。在切断阀开始制动的时候回油路已经达到很小的流量,从而不会对缓冲腔形成明显冲击作用。随着负载的增大,所需的制动时间也更长。在不同的负载下,液压缸的制动腔压力与制动距离都会发生变化,表明此系统能够充分适应负载的变化。不同初速度下液压缸制动腔各项参数都出现增大现象,随着初速度的增大,制动时间由1.6 s延长至1.75 s,达到了良好制动效果。

提出了一种基于逆的无模型迭代控制控制器结构,不需要被控对象的数学模型,仅利用被控对象的在线和离线I/O数据设计MIIFC控制器;在频域内对算法进行了收敛性分析,给出了外界干扰值NSR对控制器的影响;与传统的PID控制器配合使用,无需对PID控制器参数进行精确调整,通过MIIFC可以对跟踪误差进行补偿;通过电液伺服系统跟踪给定正弦曲线实验,表明该MIIFC控制器可以消除跟踪误差,实现对给定轨迹的精确跟踪。

为了研究高铁油压减振器的低温阻尼特性及其影响因素,从减振器油的品质入手,对两种分别注入物理特性指标接近但品牌不同的减振器油的高铁油压减振器样品,进行了低至-50℃的低温阻尼特性试验,定性分析了低温条件下减振器示功图产生畸变的机理;针对低温条件下阻尼特性的变化特点提出了其关键技术指标的评价和计算公式,通过对比两种减振器样品低温阻尼特性存在的显著差别,表明物理性能指标数据不能完全反映减振器油的低温品质,需结合产品试验来验证。因此,为了提高油压减振器产品的低温适应性,一方面需要加强高性能减振器油的研制,另一方面需要深入开展液压阻尼孔的低温流体力学理论与实验研究。为减振器产品的优化设计提供基础理论和数据支持。

在静态液压消音器的基础上,设计了一种基于PLC控制的二级随动液压消音器,通过合理调整液压消音器的结构参数,及时有效地对压力脉动进行衰减。考虑装置的结构参数和滚珠丝杠振动的影响,分析了随动装置的静态特性和动态特性,并用实例检验二级随动液压消音器的稳定性。分析结果表明,基于PLC控制的二级随动液压消音器能够对工作系统中的固有脉动频率和回冲脉动频率进行同步衰减,且稳定性好,响应迅速。该装置具有实用意义和价值,为工程动力系统降噪提供了一种途径,可在一定范围内替代传统的液压消音器。

针对旋压机液压系统的控制问题,设计一种结合扰动观测的级联控制器,对大直径薄壁管旋压机的旋轮进行复合控制。为了克服系统参数不确定和各种干扰因素对旋轮压下量的影响,提出通过扰动观测对系统中不确定的参数进行估计和补偿,然后利用滑膜控制理论设计级联控制器,使整个控制系统构成位置闭环为控制外环、压力闭环为控制内环的结构。仿真结果与传统的PID控制对比得出:该控制器可以有效减小负载扰动和不确定参数对系统的影响,提高系统的响应速度,减小液压缸位移的跟踪误差,改善旋轮的位置控制精度。

针对传统直动溢流阀开启特性较差、压力超调量大的缺点,提出一种在主阀芯控制腔并联阻尼活塞弹簧结构的新型直动溢流阀,通过分析其工作原理,建立系统键合图模型和非线性动力学方程。对影响溢流阀开启特性的阻尼活塞弹簧系统的8个参数进行DOE分析,结果表明,4个参数对系统压力响应有一定的影响,其中活塞直径对溢流阀工作特性影响最为明显。以溢流阀入口压力ITAE性能指标为目标函数,基于遗传算法对影响溢流阀工作性能的4个参数进行优化,优化后的溢流阀开启响应略有延迟,但压力超调量降低了4 MPa,并提前23 ms进入稳定状态,溢流阀工作性能得到改善。