由于液压振动台通常存在较严重的非线性和外界干扰,传统三状态控制器设计需在跟踪精度和稳定性之间做出权衡,系统难以获得良好的控制性能。以8条液压缸驱动的冗余振动台为研究对象,建立系统运动学和动力学数学模型。利用动力学逆模型预测各伺服阀阀口开度并加以前馈,以补偿非线性因素影响,结合三状态反馈控制,实现对加速度信号跟踪。采用MATLAB/Simulink和ADAMS软件搭建控制系统模型,仿真表明,该方法可有效提高加速度波形复现精度,具有良好的控制性能。

隔水管张紧器是深海钻采作业中的关键装备,其主要作用是为隔水管提供恒定的张紧力,以克服浮式平台和钻井船随海浪做升沉运动时对隔水管的影响。隔水管在因台风、动力定位故障等影响因素下需要紧急回收时,水下隔水管总成(Lower Marine Riser Package,LMRP)与水下防喷器(Blow Out Preventer,BOP)紧急脱离后,隔水管会在短时间内以较大的反冲速度向上运动,所以需要控制隔水管的反冲速度以保护隔水管、钻井平台和人员的安全。因此,以我国某海上钻井平台为基础,根据实际工况设计了一种新型防反冲控制阀。该控制阀系统主要由液压和电磁控制两部分组成,用AMESim软件建立隔水管反冲控制仿真模型,对正常工作和紧急脱离这两种模式进行模拟验证,并设计防反冲控制算法,研究隔水管反冲回收的影响因素。结果表明:在正常工作模式时,张紧器系统起到升沉补偿和预防单...

针对采棉机在作业过程中采摘不干净、落地棉多、采摘效率低等问题,以附加功能为设计理念,通过研究采棉机采摘头导向系统结构和工作原理,提出一种导向式气力采摘系统,再根据棉花生长特性确定导向式气力采摘系统结构参数及优化模型;对不同结构和边界条件下的气力采摘系统,运用Fluent软件与风洞实验平台进行数值模拟与试验测试,确定其不同边界条件和结构参数的较优参数。数值模拟与实验结果表明:当吸棉装置锥体面为100 mm,吸棉口数量为16,吸口速度为60 m/s时,吸棉口平均速度42.33 m/s,平均压力为-1096 Pa,达到了气力吸棉装置设计需求。该研究对采棉机气力采摘系统研发提供了参考。

针对现有水闸钢丝人工养护存在工作效率低、安全性能差等问题,提出了一种用于水闸钢丝绳清洗、检测和涂油等养护作业的气动步进蠕动式机器人。该机器人采用分体式结构,由上部装置和下部装置构成,每部分装置主体结构均由气缸构成。采用气动方式驱动气缸实现机器人夹紧、移动和导向功能。采用PLC控制实现机器人沿钢丝绳自主爬升、下降和悬停。通过改变气缸直径的大小和夹紧气缸的行程,实现机器人在不同直径钢丝绳上带不同负载攀爬作业。通过调节节流阀进出气大小和伸缩气缸行程,控制机器人的攀爬速度。样机测试结果表明,该钢丝绳攀爬机器人结构小巧、稳定性好、适应性强,为下一步研制水闸钢丝绳自动维护作业结构奠定了基础。

随着导航控制和运动控制技术的成熟,越来越多的输送机器人用于工业生产中,大幅提升了工业生产自动化能力。输送机器人,往往以传统叉车为原型,通过智能调度和运动控制,完成生产搬运任务。但这种叉车系统,在往复提升和下放货物中,存在大量的物料势能浪费问题;而现有能量回收再利用方法,仅讨论了叉车举升系统能量回收和再利用性能,而未充分考虑单台叉车带载提升和带载下降并不是一个工作循环,导致能量回收系统应用较少。提出采用蓄能器回收叉车下放货物的势能,并通过自动调度系统协调,实现回收能量的再利用。该方法的推广,将大幅改善叉车系统能量效率,并减少电池供电叉车的充电次数,推动输送机器人绿色运行技术,推动行业技术进步。

为了在微尺度范围内实现对目标对象进行柔性施力、推拉等一系列微纳操作,提出一种通过生成控制单个微尺度气泡直接与目标对象进行微纳操作的方法。当用气泡作为执行器对目标对象施力时,由于气体的可压缩性,气泡会被挤压变形,实现了柔性施力的过程。首先通过毛细管连接气泵的方式在液体环境下生成单个微尺度气泡,并定性分析气压法生成控制气泡变化的过程;随后,为了验证气泡可以作为执行器对研究对象进行施力,实验以一个微型悬臂梁作为参照物,气泡作为执行器对悬臂梁的末端施力,通过悬臂梁的形变来估算气泡的施力值。对实验数据进行分析,得出气泡作为执行器特性以及气泡的形变与其输出力之间的线性关系。

针对传统变截面涡旋型线在构造形式上采用一阶可微连接方式时存在型线不光顺的问题,提出一种基于二阶可微的涡旋型线连接方法。利用该方法建立了吸气腔、压缩腔和排气腔的容积模型,并对作用在动涡旋上的轴向、切向和径向气体力在实际工况参数下进行了模拟计算。计算结果表明:涡旋型线的连接方式对涡旋压缩机容积性能和动力性能的影响比较显著;相比于一阶可微,采用二阶可微连接方式,行程容积和压缩比分别提高了19.20%,17.13%,轴向力、切向力和径向力均明显减小。可见,采用二阶可微连接方式的变截面型线涡旋压缩机,容积性能较高,动力学优势会更加突出,研究方法和结果可为涡旋压缩机设计提供参考。

为了研究涡旋真空泵涡旋齿在气体力作用下的应力分布及变形规律,利用三维建模软件建立双级定涡旋盘有限元分析模型,结合气体流动特性,分析了串联模型两级间气体压力。基于涡旋真空泵涡旋盘的几何理论和力学理论将涡旋齿受到的气体力分解为切向、径向和轴向3个气体力分量,采用有限元分析的方法对双级定涡旋齿进行应力和变形分析。由分析结果可知,吸气侧第一级三头涡旋齿比排气侧第二级单头涡旋齿的变形量小且变形波动小;在4种不同主轴转角下,涡旋齿的最大变形位置均发生在排气腔内,且位于涡旋齿齿顶部,最大等效应力发生在涡旋齿齿根部;得到在气体力作用下涡旋齿的径向变形和轴向变形情况,对真空泵密封的设计提供了一定的理论依据。

器件小型化和集成化发展趋势,对液压阀块设计提出了更高的要求。传统工艺加工阀块体内部流道,不但工艺复杂难加工,而且成形的流道流动特性有待提高。新型制造工艺增材制造一体化成形的特点使其在流道加工方面表现出很大的优越性。基于增材制造,对某一液压集成阀块的流道过渡区进行优化设计,利用Fluent仿真,对直线过渡、圆弧过渡、B样条曲线3种过渡方式连接的流道流动特性进行分析,B样条曲线过渡流道较直线过渡流道压力损失可降低55%以上,不同圆角半径的圆弧过渡流道较直线过渡流道压力损失可降低28%~56%,为基于增材制造的流道设计提供了必要的支持。

根据力平衡型多速双定子马达研究的基本原理,对其泄漏情况进行分析,研究了马达在2个和4个单马达同时工作时的容积效率变化,以及马达的3种主要泄漏:滑靴与定子表面、柱塞与转子柱塞孔以及配流壳筒与转子外表面的间隙泄漏,并进行了样机原理性实验。结果表明:随着进口油压的逐渐升高,泄漏量增大,马达容积效率呈下降趋势。该研究为力平衡型多速双定子马达的结构优化提供了参考。