针对DN350-2500LB型楔形双闸板闸阀,在水压试验阀门开启过程中,由于流场压力的作用,出口阀座出现严重变形现象;通过单向流固耦合方式对楔形双闸板闸阀进行有限元分析,得到了不同开度下出口阀座的等效应力及总位移。结果表明:闸阀小开度下出口阀座所受流场高压差是阀座屈服失效的主要原因,与水压试验实际失效分析结果基本吻合,验证了基于单向流固耦合数值分析方法的合理性;通过增加阀座外径尺寸的优化方法,出口阀座等效应力降低了70%,使其出口阀座满足其强度要求,为该类阀门的设计优化提供了一定的理论依据。

在非淹没射流环境下,空化射流在离开喷嘴后,空化现象迅速消失,难以到达清洗表面。针对现有空化喷嘴对空化效应利用不充分的问题,在空化喷嘴出口处添加环状射流,利用Fluent对射流流场进行数值模拟。表明随着环状射流压力的增强,喷嘴外部出现低压区,使空化射流进入大气以后还能继续维持空化发生,射流的空化区域得到扩展。研制了新型空化喷嘴,实验表明环流式空化射流会对表面产生吸附效果。测量不同压力及距离下靶件表面受到空化射流的打击力,发现空化射流对靶件的冲击力并非与靶距呈单调递减关系。

以冷气为主能源的收放起落架系统随小型微小型飞机发展应运而生,兼具冷气收上和放下起落架功能。冷气收放系统具有系统简单、重量轻等优势,收放速度控制是其设计难点。通过AMESim仿真分析确定新型收放起落架方式预先充气时间,能够有效控制收放速度。通过冷气收放起落架系统加载试验,进一步充分验证空中载荷工况下该新型冷气功能性能。试验表明,系统能够实现正常顺序收放起落架且收放过程平稳,可广泛应用于小型飞机冷气收放起落架设计中。

根据煤矿钻孔测斜设备在钻孔过程中的实际工况需要,研制了钻孔测斜设备承压性能试验装置。该承压试验装置主要由承压缸、水压系统、PLC数据采集与控制系统组成。整个水压试验系统的设计压力为30 MPa,该系统采用PLC控制技术与气动增压技术相结合的方式。气动增压泵作为整个水压系统的动力源,采用电气比例阀来控制压力;数据采集与控制系统由PLC来完成,可实现对水压、驱动气压和水温的实时采集,以及运用PID控制算法实现水压系统的平稳控制。应用试验表明,该承压试验装置能满足井下钻孔测斜装备耐水压试验的要求。可对多种测斜类产品进行恒速率升压、保压试验,在试验的过程中能够显示水压系统的实时压力,控制系统运行可靠,大大提高了试验装置的控制精度。

简要叙述了液压系统中产生液压油污染的原因与危害,阐述了目前普遍应用的静态取样检测液压油清洁度等级方法及其局限性与实时检测液压油清洁度等级的必要性。针对某型装备循环清洗过程中无法实时检测液压油清洁度等级的现状,分析研究三种设计改进方案,在不影响装备原有功能与性能的基础上进行设计改进,通过设计接头、管路布局,增加外接颗粒度分析仪接口,解决无法实时检测液压油清洁度等级问题,通过相应实验验证表明,设计改进方案合理可行,装备交付客户使用后口碑良好。

针对城市轨道失控车辆在轨道终端产生的撞击动能问题,采用液压缓冲油缸车挡防撞装置进行动能吸收,提出一种城市轨道车挡防撞液压缓冲系统,对城市轨道车挡防撞液压缓冲系统工作原理进行了研究,利用AMESim对车挡防撞液压缓冲系统仿真模型进行了搭建,对系统动态性能开展了仿真分析,并仿真研究了失控车辆质量、溢流阀开启压力对系统性能的影响情况,进一步归纳计算了系统吸能率,最后分析了控制车辆缓冲制动位移措施。研究结果表明:城市轨道车挡防撞液压缓冲系统对失控车辆实现了匀减速制动;车挡防撞液压缓冲系统吸能率可达到95%以上;失控质量增大,系统吸能率先减小后增大;溢流阀开启压力增大,系统吸能率也增大;增大溢流阀开启压力、缓冲油缸活塞有效面积可缩短车辆缓冲制动位移。

针对回转接头密封性能测试需求,设计完成测试平台系统。系统采用PLC控制,实现回转接头各通道独立加载,自动完成数据采集和压力、转速调节控制。利用该测试平台对采用新型组合密封的回转接头进行试验研究,对不同转速、压力下的扭矩等指标进行测试。回转接头工作性能稳定可靠,试验结果可为设计改进回转接头密封结构提供参考。测试平台功能完善,操作简便,自身回转阻力小,性能参数均满足设计要求,可为回转接头性能检测与试验研究提供较为可靠的数据。

针对空气舵位置伺服系统强耦合、强时变、非线性的特点,设计了具有良好鲁棒性能的自适应空气舵位置伺服系统。采用机理法建立伺服系统的数学模型,并在工作频段范围内将系统模型简化降阶处理。建立系统状态空间方程,在此基础上根据Popov超稳定性理论,引入补偿器,设计系统的自适应控制律。通过MATLAB/Simulink进行仿真分析,研究电机力矩系数和铰链力矩差异对伺服系统动态性能的影响。结果表明,基于自适应控制的空气舵位置伺服系统具有良好的控制精度和鲁棒性。

由弹性材料制成的气动多腔室型软体驱动器可以通过简单的控制产生复杂的运动。提出并设计了0°PN和60°PN两种多腔室仿生章鱼爪软体驱动器。0°PN软体驱动器能够进行二维弯曲运动,60°PN软体驱动器在0°PN的结构基础上更改腔室角度,能够实现三维空间的弯曲和扭转,形成螺旋结构。使用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元分析,得到两种软体驱动器的气压-位移变化曲线、气压-末端输出力变化曲线。利用模具浇铸法制作0°PN和60°PN软体驱动器,并开展两种软体驱动器在不同气压下的弯曲试验和末端输出力的测量试验,实验与仿真结果一致,结果表明60°PN软体驱动器的气压承载能力提高1.5倍,末端输出力提高1.8倍。

液压转向系统作为智轨电车的核心组成部分,为满足响应的快速性、准确性和稳定性等动态特性要求,需要对系统动态响应影响因素进行研究。基于此,利用AMESim建立了智轨电车液压转向系统仿真模型,对关键元件比例伺服阀进行了详细建模,得到了液压转向系统频域带宽,并通过试验验证了仿真模型的准确性;通过仿真模拟,结合理论分析,探究了伺服阀零位重叠量、液压缸的泄漏量及蓄能器容积对液压转向系统动态特性的影响规律。结果表明,伺服阀为零重叠,液压缸无泄漏且蓄能器容积为1.6 L时,液压转向系统具有较佳的动态响应特性,为液压转向系统优化设计及维护保养提供一定的参考依据。