针对磁流变液传动装置扭矩调控过程中时间响应长问题,分析了励磁线圈、涡流和磁滞对磁路时间响应特性的影响机理,设计并搭建了磁流变液传动装置实验平台,开展了输出扭矩响应时间实验。理论分析和实验结果表明:改变励磁线圈参数和抽头数量可有效缩短电流响应时间;优化磁路尺寸和减小材料电导率可减小涡流影响;磁滞对响应时间影响显著,撤销线圈电流响应时间比施加电流时增加了一倍。

为了满足半导体和化工领域等对超洁净流体控制的新需求,针对一种新型超洁净电磁阀开展动态特性仿真与优化。首先介绍其工作原理,并利用COMSOL_Mutiphysics软件对其进行有限元仿真,得到其动态响应特性曲线。然后分析了电磁阀的线圈匝数、工作间隙和衔铁厚度对其响应特性的影响。最后利用遗传算法对电磁阀进行动态响应的多目标优化,可以得到其优化后电磁阀的吸合时间由原来的10.4 ms缩短至9.2 ms,降低了11.5%;释放时间由9.5 ms缩短至8.0 ms,降低了15.7%。超洁净电磁阀的响应特性得到一定改善,为以后的优化设计提供指导。

将工程机械智能化概念融入智能建造的科学技术范畴,提出工程机械智能化为土建施工的工具智能化。在简要叙述智能建造大背景的前提下,以挖掘机为工程机械典型代表,首先叙述对其智能化分级定义的研究,总结其从辅助驾驶到全智能化的过程;再阐述当前智能挖机的研究进展和实际应用的成果;并就智能化前进道路上的液压技术和定位技术作了一定程度的分析:使用高性能的液压元件以适应自动控制,同时采用更加先进的控制算法提升系统的性能,而智能化的定位技术则依赖多种传感器和相应算法的应用。

在治疗和抢救各类呼吸系统疾病患者时,呼吸机起着十分重要的作用;但目前国内外呼吸机在工作过程中都存在不同程度的人机异步,影响患者的治疗效果,造成安全隐患,主要原因是对患者需求认识不足和患者病情变化导致的呼吸参数设置不合理。针对人机异步问题,搭建了压力支持试验平台,基于呼吸波形,引入人机异步事件的量化定义和评价标准,提取6项呼吸波形特征,实现了人机异步事件的自动识别;利用模糊逻辑控制技术,实现了呼吸机吸气触发阈值、呼气切换百分比和呼气末正压的实时调整。经过试验,异步事件识别准确,参数调整适当。

针对切段式甘蔗联合收割机切段辊液压系统耗能大,效率低的问题,提出将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,并与采用节流调速的液压系统进行对比,研究其节能效果。首先通过试验测得甘蔗收割机在行走速度为1,2,3 km/h 3种典型工况下切段辊马达的载荷谱及相应功耗数据;然后将实测所得的载荷谱数据导入AMESim模型,对2种液压系统进行仿真。结果表明:负载敏感系统的耗能和系统效率分别为节流调速液压系统的54%和1.8倍,且负载敏感系统马达速度稳定性好。基于实测载荷谱,在行走机械液压综合实验平台进行实验验证,所得负载敏感系统的耗能和效率分别为节流调速系统的52%和1.85倍。仿真和实验结果都表明,将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,节能效果显著。

为了研究在高速高压工况下双圆弧螺旋齿轮泵齿顶间隙对齿轮泵泄漏及空化特性的影响,建立了双圆弧螺旋齿轮泵最佳齿顶间隙数学模型,计算出最佳齿顶间隙。利用PumpLinx对考虑空化后不同齿顶间隙的齿轮泵内部流场进行数值模拟,结果表明:当齿顶间隙为0.02 mm,齿轮泵的流量脉动和压力脉动相对较小,流量输出品质好,与理论分析最佳齿顶间隙为0.0207 mm基本一致,验证了最佳齿顶间隙模型建立的正确性;齿顶间隙会影响齿轮泵内部流场的空化程度和泄漏量,齿轮泵内部的空化程度随着齿顶间隙的增大而减小,齿顶间隙处的泄漏会随齿顶间隙的增大而增大;齿轮泵齿顶间隙处的空化具有密封作用,可以减小齿顶间隙泄漏。研究结果对双圆弧螺旋齿轮泵结构优化及应用具有一定的参考价值。

为保证承罐稳罐过程的平稳与安全,防止罐笼装卸载过程产生剧烈振荡,利用平面四连杆机构死点特性,设计一种基于四连杆的承罐稳罐装置。综合考虑多因素分析,开展承罐稳罐装置方案设计,并基于AMESim平台建立仿真模型,针对罐笼承受空载和动载两种工况进行仿真分析。仿真结果表明:所设计承罐稳罐装置在较低液压动力驱动下便能安全平稳地实现罐笼的承接及稳定功能,有效地避免了大型罐笼装卸载过程中的剧烈振荡及反弹现象,具有良好的承罐稳罐效果。

针对如何减小往复泵瞬时流量脉动,首先分析了曲柄滑块式往复泵瞬时流量脉动的原因,然后提出了一种液压驱动的平流泵,并利用AMESim和MATLAB搭建了联合仿真模型。由于常规PID难以适应系统的变化,设计了用于3个液压缸控制的自适应模糊PID控制器,利用模糊控制规则,对PID参数进行在线自适应调整。仿真分析表明,液驱平流泵具有良好的流量平稳特性,一个周期内约80%的时间能保持严格意义的平流,其余时间内存在最大幅度约为8.4%的流量脉动,当出口压力在0~0.58 MPa之间变化时,也有良好的流量平稳特性。液驱平流泵与现有平流泵产品结构不同,可为平流泵的设计提供新思路。

水下导向攻泥器是沉船打捞过程中重要的攻千斤洞作业工具,钻孔轨迹和导向精度直接决定了攻打千斤洞的质量。分析了水下导向攻泥器的钻进导向过程,运用土力学原理建立钻头负载力学模型,并提出采用圆孔扩张理论推演土壤的钻进形变力矩;在静力学分析基础上,采用牛顿-欧拉法建立钻头动力学方程,并在MATLAB对钻进过程进行仿真;最后对所建立的钻进动力学模型进行了实验研究。实验与仿真结果对比验证了所提出的水下导向攻泥器钻头数学模型的准确性。

电液伺服阀因具有可靠性高、寿命长等特点而被广泛应用在飞机液压系统中,作为核心控制元件在系统中起电液转换和功率放大作用。在电液伺服阀服役期间油液污染会对整个阀的性能造成影响并大大降低使用寿命。针对此问题,分析了电液伺服阀的卡滞失效模式,得到不同尺寸颗粒的污染卡滞敏感度,利用加速试验方法,确定加速因子,采用污染卡滞加速寿命模型对不同污染度等级下电液伺服阀进行寿命评估。