针对尾轴密封用高速高压唇形密封圈在模拟试验器运转过程中出现的泄漏故障,从唇形密封圈失效后的形貌特征以及结合红外光谱分析,确定唇形密封圈失效的主要原因为:高速、高压差交变载荷作用下,橡胶与金属粘着磨损同时摩擦生热加速橡胶老化,导致材料发生断裂,唇形密封圈密封失效;提高材料的耐高温性以及降低材料表面摩擦系数,能够有效解决唇形密封圈密封泄漏的难题。

液压系统温度特性一直是飞机液压系统设计需要考虑的重要因素之一,液压系统油液温度过高或过低都会有诸多不良影响。在工程实际中飞机液压元件的很多详细设备参数未知,从工程应用的角度出发,以某型飞机液压系统为例,从系统级温度分析的角度对飞机液压系统的生热和散热特性进行适当简化,在此基础上基于AMESim软件平台进行飞机液压系统元件到系统的温度特性建模和仿真分析,得到多种典型工况下液压系统关键点温度变化趋势,为飞机液压系统温度计算分析提供参考。

为了使液压顶紧器中的碟形弹簧在有限空间内能够为密封垫提供足够的密封力,保证良好的密封性能,根据GB/T 1972—2005从碟簧的自由高度、变形量、使用空间等因素确定满足使用要求的碟簧系列和复合碟簧组合型式,并利用ANSYS对碟簧组进行应力分析及线性化应力强度校核。最终确定A系列碟簧在并联碟簧数为6片、串联碟簧组数为5组时,是该使用条件下复合碟簧组合型式中综合性能最佳的。

对采用硅流体芯片的气动位置控制系统进行了建模、实验及仿真研究。在采用增量式PID控制的条件下,通过实验得到了系统对阶跃信号、三角波信号及正弦波信号的输出特性曲线,并分析了气源压力变化对控制系统输入输出特性影响较大的原因。当气源压力为0.7 MPa时,系统阶跃响应控制精度最高,进入稳态后误差小于0.077 mm。当气源压力为0.2 MPa时,系统对2 Hz的正弦信号可以较好的跟随。利用AMESim软件对系统进行了仿真研究,仿真结果表明,增加芯片个数可以减小阶跃响应的上升及下降时间,对滞回特性也有一定的改善。

针对某车型的悬架减振器异响问题,通过台架试验采集了在不同激振频率下的活塞杆轴向振动加速度信号,利用PU探头采集了减振器噪声声速、声压信号。利用声速和声压信号对异响故障进行主观评价,然后对加速度信号在时域和频域中分析,根据分析数据进行客观评价。通过对比主观评价和客观评价的对应性,诊断出该型号减振器发生异响的位置,得到减振器轴向振动峰值频率。对该型号减振器进行三维建模,在ANSYS Workbench中对各零部件和组件求解各阶模态下的固有频率。将模态分析的结果与台架试验数据进行对比,确定活塞杆组件的五阶和六阶模态是异响的来源。研究方法为减振器的异响诊断和噪声控制提供参考依据。

基于修正后的Archard磨损方程结合间隙泄漏理论建立活塞密封磨损泄漏映射模型,利用Workbench有限元软件分析了活塞密封圈不同磨损程度对密封性能的影响及油液压力变化对密封泄漏的影响规律。结果表明:随着密封圈磨损程度增加,主密封面最大接触压力减小而密封宽度增大,液压缸内泄漏量呈指数级增加。该研究对活塞密封磨损状态评估与监测具有重要的理论指导意义。

针对直驱式电液伺服系统受定量泵最低转速,不能反转的限制以及动态响应较慢,不能实现较低压力控制的情况,提出一种双泵直驱电液伺服系统。由于人工整定PID参数较为困难、效率较低,并且粒子群算法(PSO)具有收敛速度快、参数设置少等优点,故采用PSO对PID控制器进行参数优化。将粒子群算法优化的PID控制器应用于双泵直驱电液伺服系统的压力控制,通过AMESim和MATLAB的联合仿真实验,结果表明PSO-PID控制的双泵直驱电液伺服系统动态特性好,抗干扰能力强,能够实现较低的压力控制。

针对矿用自卸车转向液压系统能量损耗偏高、发热较严重的现象,提出利用负载敏感变量泵取代普通泵的方案。根据系统负载来调节转向泵出口的流量,使泵的流量在车辆直线行驶或怠速状态下维持很小的状态,并在极限转角位置时泵处于小流量低压卸荷状态,从而降低系统的能耗损失。建立转向系统的AMESim模型对其进行研究,数据表明:采用改进后的负载敏感变量转向系统在车辆直线行驶或怠速工况时可有效减少90%以上的能量损失。

针对悬架控制系统中的输入约束和切换抖振问题,综合考虑悬架系统非线性,提出一种电磁阀式半主动悬架系统的考虑输入约束的模糊切换增益调节滑模控制方法。建立了1/4车辆悬架非线性模型,并利用电磁阀减振器力-速度特性试验建立了电磁阀减振器非线性力学模型。将模糊控制与滑模控制结合设计滑模控制律,降低系统抖振,同时引入辅助系统解决控制输入约束问题。仿真结果表明,所提出的滑模控制器可有效降低控制输入约束和切换抖振对悬架系统性能的影响,改善车辆乘坐舒适性。

针对柱塞泵滑靴副的润滑问题,考虑动压效应给出了滑靴副润滑特性的数值求解方法,并基于该方法对其润滑特性进行了仿真分析。以某型柱塞泵滑靴副为研究对象,在动压效应分析基础上给出滑靴副润滑特性求解方法,实现油膜压力和油膜厚度的计算;其次,进行动压效应的数值仿真计算,验证了求解方法的有效性;最后,基于该方法进行了动压效应、油膜压力分布影响因素等仿真分析。结果表明:滑靴副油膜承受了静压、动压混合的支承力,动压效应不可忽视。另外,中心油膜厚度和滑靴最大倾斜角是油膜动压效应的主要影响因素。所得出的结论对高性能柱塞泵的设计及仿真研究具有一定的工程实践意义。