针对组合密封在偏置状态下密封性能的变化,利用ABAQUS有限元分析软件进行了仿真与研究。建立了不同偏置状态下旋转组合密封的有限元模型,并利用ABAQUS流体渗透功能对流体压力加载后组合密封的应力分布及接触压力曲线进行了对比分析,总结了不同偏置状态下密封性能的变化规律。基于仿真结果对组合密封使用与维护提出建议,为组合密封结构改进提供一定的参考。

针对齿轮泵的困油问题,给出一种齿轮泵卸荷槽的综合设计方法,并基于计算流体技术完成其内流场特性的仿真分析研究。首先,在某型外啮合齿轮泵基本结构基础上,对卸荷槽进行综合设计,提出具体的设计方法并给出设计结果;进而通过计算机CAD技术建立齿轮泵三维模型和流道模型,并利用Pumplinx进行该型齿轮泵的内流场特性模拟仿真,对比仿真结果与试验数据,误差在5%以内,验证了采用的仿真技术能够有效实现该型泵的特性分析;最后,将综合设计的卸荷槽与3种典型卸荷槽进行特性预测及对比,可以表明:相比其他3种典型卸荷槽结构,综合设计的卸荷槽可以有效地缓解齿轮泵啮合区域的困油压力,并减小齿轮泵的流量脉动,有效地改善了齿轮泵的困油现象。所得出的结论对高性能齿轮泵的设计及仿真研究具有一定的工程实践意义。

提出一种自动适应负载变化与流量变化的液压平衡阀,对其工作原理和结构特点进行了详细论述,以额定流量40 L/min,对平衡阀的静态特性进行分析计算,新原理平衡阀通过流量在20~60 L/min、负载压力从0~32 MPa、控制压力稳定在0.97~1.03 MPa之间时,实现了在流量、负载较宽的变化范围内,平衡阀的控制压力为较小的定值。用MATLAB/Simulink对该平衡阀进行了仿真研究,结果表明,新原理平衡阀动态响应较快,可满足工程中对液压平衡阀的要求。由于大大降低了控制压力,对使用平衡阀的系统节能效果十分显著,拓宽了其使用范围。

采用数值计算方法,建立了基于平均流动因子的往复密封混合润滑模型。分析了阶梯形组合密封圈表面粗糙度对其往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度的影响规律。结果表明:内行程摩擦力随粗糙度的增大而增大,而外行程摩擦力无明显变化。存在临界粗糙度σc,当σ<σc时,随粗糙度的增大,内行程向内的剪切流量大于向外的压差流量,内行程泄漏量为正值,表现为越来越小的内泄漏;当σ≥σc时,随粗糙度的增大,内行程向内的剪切流量小于向外的压差流量,内行程泄漏量为负值,表现为越来越大的外泄漏。随着速度的增大,其临界粗糙度随之增大;随粗糙度的增大,平均油膜厚度增大,而粗糙度对量纲一化油膜厚度影响很小。研究方法为往复密封结构设计与优化提供了依据。

气动喷丸作为构件表面处理的重要方式被应用广泛。为了研究喷丸过程中颗粒在靶材上的分布情况,通过数值计算的方法模拟喷丸过程,采用Fluent软件进行气固耦合仿真计算;获得颗粒流在靶材上任意时刻定点喷打的分布特性,并分析了喷嘴类型、入口压力、靶材距离等关键参数的影响;得到不同喷嘴对靶材上颗粒的分布情况,文丘里型喷嘴的分布特性明显优于收缩型及流线型喷嘴;入口压力大于某一压力值时压力对颗粒分布特性的影响较小,而靶材距离存在一个最优值使得颗粒分布特性最优。

针对玉米收获机静液压驱动系统(HST)传动效率低、燃油经济性差等问题,以4YZB-4F型玉米收获机为研究对象,通过对静液压驱动形式的分析,设计了玉米收获机HMT静液压驱动系统,建立了HMT静液压驱动系统功率流理论模型,并分析了HMT静液压驱动系统的动态特性。通过AMESim软件建立了HMT静液压驱动系统仿真模型,仿真表明:排量比在-1~1之间时,HMT静液压驱动高低速范围为-2.85~11.73 m/s和-1.95~4.97 m/s,速度曲线近似线性,满足玉米收获机无级变速要求,输出转矩特性满足不同工况要求。

由于电液位置伺服系统中存在不易获得精确数学模型、参数摄动以及外部未知扰动等问题,采用了一种改进自抗扰控制方案,充分利用系统已知信息,将系统位置误差作为控制器输入,以减小因扩张状态观测器产生的相位滞后,进而提高系统响应速度。同时对系统位置误差进行观测并予以补偿,并将系统高阶项以及未知扰动视为总扰动,以简化控制器结构,最后采用MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明,所设计的一阶非线性自抗扰控制器能够实现系统的快速响应及精度控制,相较于改进前,响应速度提升47.62%,跟踪误差降低44.44%,与PID控制相比,响应速度提升了60%,跟踪误差降低了58.34%,对未知扰动等因素有良好的抑制能力,拥有更优良的控制品质和鲁棒性。

柱塞型电磁式往复泵结构简单,易于微型化,但单向阀配流和单柱塞结构使泵的流量脉动问题严重,造成泵体的振动和噪声。将差动泵的差动原理应用于柱塞改进,采用三单向阀配流和有面积差的内截面动子柱塞结构,使柱塞在一个行程内两次排油。基于AMESim软件,建立电磁式往复泵简化模型。在固定节流阀开度下,分别改变小柱塞腔内截面直径和3个配流单向阀弹簧刚度及预紧力,分析其对往复泵性能的影响。结果表明,大小柱塞腔内截面积比影响泵的流量脉动,单向阀弹簧刚度影响压力损失,弹簧预紧力影响稳定性和流量连续性。

以电液伺服变量泵的变量机构为研究对象,针对跟踪阶跃信号时系统容易产生超调的问题,提出了一种非线性PI控制方法。建立了电液伺服变量泵的变量机构的非线性模型,设计了一种包含有分段非线性函数和光滑开关函数的非线性组合形式PI控制器。与经典PID控制器相比,仿真和试验结果表明非线性PI控制器在对阶跃信号跟踪时超调量小,过渡时间短,响应速度快,具有更好的控制效果。

针对目前游艺机存在运动单一、惊险性、刺激性、趣味性不强等诸多问题,研制出了一种新型游艺机液压系统。通过对新型游艺机液压系统组成及工作原理的介绍,提出了游艺机摆臂、摇臂旋转,座舱翻滚的全液压驱动技术,为新型游艺机的开发设计提供了思路。