气缸是工业自动化系统中非常重要的执行元件,如今轻量化、高可靠性是其主要发展方向。针对气缸可靠性试验中出现的气缸失效问题,研究了两端铰接固定工况下气缸的弯曲振动问题。通过建立气缸的动力学方程,得到气缸关键部位的接触力变化曲线,并在ADAMS中建立模型进行验证。通过灵敏度分析建立气缸内部接触力与各影响因素之间的定量关系。研究结果为减小气缸内部的接触力,提高气缸的可靠性提供了理论依据。

针对搭载液压机械无级变速器的非道路车辆在复杂工作环境下容易引起液压调速系统输出转速波动剧烈、稳定性下降等问题,提出一种基于液压调速系统的遗传算法优化前馈-反馈+PID转速复合控制方法。以系统输出转速平稳恒定为控制目标,将未加控制时的马达转速分别与PID控制以及遗传算法优化前、后的前馈-反馈PID控制下的马达转速进行比较。仿真结果表明,遗传算法优化前馈-反馈PID控制使系统达到稳定状态时的超调量减少38.7%,调节时间减少3.5 s,提高了系统的抗负载干扰能力和转速控制性能。

为了准确地计算矿用液压安全联轴器的接触和转矩特性,将空心缸套的内壁简化为弹性地基梁,应用克雷洛夫函数法,计算了内腔压力单独作用时弹性内壁的挠度,分析了接触压力单独作用时的非完全接触长度以及接触压力大小,分别得到了接触特性、打滑转矩与控制油压的关系。结果表明:内腔压力越大,空心缸套非完全接触长度越小,摩擦面接触压力越大,打滑转矩与内腔压力为线性关系,为液压安全联轴器的结构设计及控制系统设计提供理论依据。

针对微纳卫星,研制了一种高精度冷气推进系统。该系统使用氙气作为推进剂,喷嘴电磁阀采用高频脉冲阀,既可连续推力输出,又可点动脉冲输出。采用集成化的设计理念,结构件采用轻质合金材料,实现了推进系统的轻量化和小型化。最后进行了地面性能、压力和泄漏试验,试验结果表明,冷气推进系统具有较高的可靠性和稳定性,在微纳卫星姿态调整、轨道转移和离轨等多任务方面具有广泛的应用价值。

高速开关阀作为汽车电子稳定控制系统(ESC)中的核心部件,其电磁特性会对整体系统的运行质量与效率构成影响,针对其电磁特性进行深入研究。建立了高速开关阀的数学模型,包括机械模型和电磁场模型;搭建了电磁特性测试试验台;分析了电流、电压、温度等因素对电磁力的影响。结果表明:电磁力在一定范围内,随电流变化呈线性关系;随气隙和温度变化分别呈非线性关系;当气隙超过0.8 mm时,电磁力几乎不随气隙变化,呈现比例电磁铁的特性。

集成在叉车提升油缸里的单向阀,是实现叉车举升功能的重要部件,有必要对其进行百分之百的出厂试验。依据叉车单向阀综合性能测试要求,采用液压和气动相结合的方式,设计制造了单向阀试验台,并对单向阀的弹簧背压、保压性能、推杆行程以及节流性能分别应用液压原理给出了测试方法。在此基础上,通过PLVC和PC机组成建立了测控系统,以VB软件包为开发工具,应用于测试系统自动控制。结果表明,单向阀试验台保证了产品质量,提高了检测效率,降低了工作强度和生产成本。

地铁隧道的清洁已经成为地铁维护的重要工作之一。为清除隧道壁粉尘,对除尘喷嘴的结构及其参数进行设计优化研究。采用数值模拟的方法,研究了不同结构喷嘴的气流速度衰减及壁面速度的影响规律。通过单因素和正交实验,对喷嘴的结构参数进行了优化。研究结果表明:普通的圆锥、鸭嘴及气刀喷嘴喷射距离较短,达不到除尘效果;改进后的气刀具有较好的壁面平均速度,相较于改进前增加了至少3倍;通过单因素及正交实验,得到喷嘴性能较好的结构参数,其壁面平均速度提升了20%。

介绍了HDX-900铁路钢轨铣磨车铣装置液压系统的设计、计算及关键元件的选型。该液压系统中控制铣装置上下运动的执行油缸的进、出油回路均具备双通道功能,其中任一通道出故现障都不会影响铣装置向上提升至安全位置;同时该系统进油口处设有一蓄能器作为应急油源,当主机油源供应出现故障时能为铣装置提供足够的压力油,驱动铣装置向上提升至安全位置,满足了铁路作业装置高可靠性方面的要求。系统通过比例伺服阀和压力传感器的闭环控制,实现对钢轨铣削修复作业时定位靴预加压力的数字控制,能够满足多种钢轨铣削修复作业工况的要求。

介绍了气囊工作原理。针对某装备油箱内部气囊在工作过程中因耐油性能与气密性能不佳导致装备液压系统无法稳定工作的情况,对其进行失效机理分析,通过解剖大量故障气囊进行故障分析,得到气囊耐油性能与气密性能不佳的主要原因。基于上述分析,从气囊模具设计和生产工艺过程两方面开展优化改进研究,并通过专项性能实验验证,得出有效提升气囊耐油性能与气密性能的具体措施,并将其固化到生产工艺过程中,提高了生产效率和合格率,在实际工程应用中也取得了优质成效。

基于对汽车行驶过程中重力势能的利用,设计研发了路面液压发电装置。对路面液压发电装置中的重要部件蓄能器,建立了考虑菌型阀影响的数学模型。依据数学模型,利用MATLAB/Simulink编程仿真,分析得出路面液压发电装置吸收冲击响应性能与蓄能器预充气压力、连接管路长度、连接管路直径的相关关系,同时也完善了蓄能器数学模型。