柱塞设计合理与否是影响柱塞泵寿命的重要因素之一,而柱塞的最小留长比是柱塞设计的关键指标。为了提高柱塞泵使用寿命,需要对柱塞最小留长比设计方法进行深入研究。首先结合柱塞受力采用数值分析的方法得到柱塞最小留长比的理论计算公式,并应用ANSYS仿真软件对结果进行对比复核,此后将计算结果应用到产品中进行试验考核,验证了最小留长比计算的正确性,从而为最小留长比的设计提供了一种有效方法。此外应用以上设计方法对4种常用缸体材料的最小留长比进行了计算分析与试验验证,得到了相应的最小留长比,为工程实践中最小留长比的实际选用提供了一定的数据支持。

针对气囊式蓄能器吸收脉动的基础理论建模不足问题,将蓄能器进行力学模型简化,借鉴经典的质量-弹簧-阻尼系统模型,利用由参数增量表达的传递函数及流量方程,建立蓄能器气腔、液腔、进油阀及整体数学模型。在此基础上,通过编程仿真并深入分析气液腔的压力与体积对阶跃和正弦信号的动态响应特性,同时给出初始容积与预充气压力对蓄能器的影响规律。最终,为了验证蓄能器消除柱塞泵出口高压油液脉动效果,将蓄能器与柱塞泵的联合仿真结果与试验数据进行对比,两者结果基本一致,验证了模型的正确性,为蓄能器数学建模提供理论支撑。

为解决传统火炮反后坐装置难以控制后坐阻力,得到理想后坐阻力规律,提出用液压伺服阀辅助调节控制反后坐装置的后坐阻力规律。在节制杆式制退机的基础上,采用AMESim与Simulink软件进行联合仿真,建立阀控反后坐装置的仿真模型,结合灰色预测模糊控制算法,分析了不同伺服阀开口大小和延时时间对后坐阻力的影响。结果表明:合适的伺服阀开口大小能有效减小后坐阻力,得到理想后坐阻力规律;延时时间会使控制效果减弱,采用灰色预测模糊控制算法能尽可能减小伺服阀延迟时间对后坐阻力规律影响。

采用流体动力学欧拉多相流模型,模拟了不同进口压力下柴油机喷油器非对称喷嘴内部流动特性,研究了喷嘴各孔出口处气相体积分数和质量流率分布特性。结果表明:喷嘴内部形成了均匀的雾化场,喷嘴出现空化的气相体积比和压力差上升速度都表现为孔1孔、5孔、2孔、3孔、4孔逐渐降低变化,并且空化现象基本都出现在转角上部。喷嘴各孔质量流率均随进出口压力差表现出单调增加的变化规律,之后趋于一定的稳定。在进口压力30MPa下,压力增大后将会促进质量流率的升高;在80MPa的进口压力下,质量流率不会发生显著改变;随着进口压力达到160MPa,质量流率处于一个恒定状态。

电气比例阀压力输出控制具有时变、非线性特点,常规PID控制方法很难适应其响应快速、控制精确高的要求,深入分析了电气比例阀结构与工作原理,建立了电气比例阀非线性数学模型。提出采用PID参数自适应整定的模糊PID控制策略,详细分析了模糊PID控制器的设计方法。在软件MATLAB/Simulink中对控制系统进行了设计与仿真,并将控制效果与常规PID控制和模糊控制效果进行了比较分析。结果表明:模糊PID控制算法能使比例阀压力输出控制具有更好的动静态特性和自适应能力。

为解决给水泵油封装置中O形圈因密封失效而引起泄漏的问题,利用有限元法对密封圈的大变形、超弹性进行非线性接触分析。首先建立密封圈与转动环沟槽之间的轴对称模型,分析O形圈在不同压缩率、不同轴向压力下的应力分布规律,进而对油封装置结构改进,最后利用试验台位测试油封的密封性能。结果表明:O形密封圈压缩率越大主接触面峰值应力越大,侧接触面应力基本不变;密封圈轴向压力的增加,接触应力也急剧上升,侧面接触应变较大,但工况内无胶料“挤出”发生;改进后双密封O形圈动环结构密封可靠性、安全性更高,在不同工况下进行密封性能试验,油封装置无泄漏,为油封密封圈选型以及避免给水泵实际运行中出现“滴、漏”现象具有一定的指导意义。

以某型航空发动机控制系统上的电磁阀为研究对象,建立其流固耦合模型,开展热物理场数值仿真研究,对其不同工况下的热物理场特性进行分析。同时搭建试验系统进行试验验证,根据试验结果对仿真模型及参数进行优化迭代,并得出结论:在实际使用过程中,电磁阀的温升主要受环境温度、外加功率、内部结构及外部热交换条件的影响,电磁阀的热物理场数值仿真结果与试验数据的最大误差为7.0%,数值仿真模型准确度较高,能有效地预测电磁阀的温度场分布。该模型可指导电磁阀热设计,具有较高的实际工程应用价值。

在建立整个电液位置伺服系统的非线性方程中,由于未考虑到外界的未知干扰和建模过程中参数的变化,即液压缸黏性阻尼系数、液压缸总泄漏系数、液压油弹性体积模量会随外负载、工作温度等不同条件发生变化,模型的准确性会受到影响。通过自适应的方法让相应的参数实时变化,提高整个系统的稳定性。通过干扰观测器补偿外界的未知状况,从而提高整个系统的鲁棒性。通过对设计的控制器进行试验,实现对干扰的抑制。试验结果显示,该控制器对电液位置伺服系统的鲁棒性有明显的提高。

针对当前带式输送机驱动装置装机功率大、损耗能量、能源利用率低等问题,基于差动行星齿轮机构动力合成的原理,设计了具有广阔应用前景的带式输送机电液并联式混合驱动系统。采用AMESim仿真软件,建立了主交流电机变频调速驱动系统和辅助液压驱动系统模型,并进行了带式输送机从启动到稳定运行的动态特性分析。结果表明:所设计的电液混合驱动系统在带式输送机启动过程中,能进行功率、转速和转矩的合成,主、辅系统能够实现协同工作,带式输送机实现了“S”形速度曲线的软启动;在辅助液压驱动系统的工作下,主驱动电机的装机功率降低到了合理范围。

舵机装置是用来改变船舶航行方向的执行机构,为了测试其操作性能和可靠性,缩短研制周期,节约研制成本,需要对舵机装置的工作载荷进行模拟,从而满足舵机装置的性能测试需求。舵机负载模拟系统是一种半实物仿真系统,主要用来对舵机装置进行负载模拟加载,模拟船舶在实际航行过程中舵机装置所受到的水动力载荷。建立舵机负载模拟系统的数学模型与AMESim仿真模型,重点研究加载系统的力跟踪闭环控制特性。