针对液压支架平衡缸位置控制系统自适应性差、抗干扰能力弱等问题,对平衡缸的位置控制方法进行了研究。将具有较好鲁棒性的模糊控制方法与常规PID相结合,实现了对PID参数的自主调节,进一步提高了常规PID的自适应能力;在分析阀控非对称缸结构原理的基础上,建立了平衡缸位置控制系统的数学模型,并利用AMESim-Simulink联合仿真模型进行了仿真实验,在有无冲击载荷的工况下,对常规PID与模糊PID两种算法的控制效果进行了分析比较。研究结果表明与常规PID控制器相比,模糊PID控制器对阶跃信号的调节时间缩短了约2倍,超调量降低了12%;在施加冲击载荷情况下,模糊PID控制器的抗干扰能力和响应速度都明显优于常规PID,能够将平衡缸维持在目标位置,具有更好的控制效果和动态稳定性。

针对高空作业平台变幅机构液压缸的推力计算问题,对该设备中六铰点变幅机构的理论计算方法进行了对比分析,归纳总结了现有理论计算方法中的误差原因,提出了一种更偏于安全的计算思路。分别利用力矩平衡原理、虚位移原理进行了推导演算;在虚位移原理的求解中,将该原理具体分为整体解析法和分点解析法两种子方法,并将3种方法的推导结果代入到某具体型号的六铰点变幅机构中,通过实验对其结果进行了验证。研究结果表明不同的误差因素会造成不同的计算数值,选取计算结果中的最大值可以有效提高机构的安全性能;上述分析可推广到其他变幅机构的理论计算中,为虚位移原理的应用提供参考。

针对传统液压伞钻的钻孔定位中,人为因素对定位精度影响大、调整时间长、自动化程度低、工作效率不高的问题,以YSJZ4.8全液压四臂伞钻为研究对象,采用PID算法,对液压伞钻的液压系统进行了优化。对液压缸采用了闭环控制,基于遗传算法对PID参数进行了优化,并通过阶跃信号对参数优化后系统进行了仿真分析;建立了虚拟样机动力学仿真模型,获得了位姿改变过程中活塞杆位移与液压缸负载的变化情况,对优化系统施加了变负载,分析、比较了活塞杆真实位移与理论值之间的差异。研究结果表明经优化设计后的液压系统具有较高的稳定性及快速响应性,对变负载具有较高的位置控制精度,可满足伞钻的实际工作要求。

针对全平衡卷扬式垂直升船机在液压动态调平下的纵倾稳定性问题,对承船厢的纵倾稳定性、钢丝绳临界吊点中心距的计算、各子系统的稳定特性及响应快速性进行了研究,提出了一种承船厢耦合系统纵倾稳定特性的分析方法。建立了浅水晃动子系统、液压调平子系统、主提升机械子系统与承船厢结构子系统相互耦合的机-液-固-流耦合系统动力学模型,并运用变步长龙格库塔法对耦合系统进行了位移响应计算。研究结果表明龙格库塔法计算的临界吊点中心距与李雅普诺夫运动稳定性判据得到的结果接近,误差小于4%;各子系统中最容易失稳的是浅水晃动子系统;响应调整至稳态的速度由快到慢依次为液压调平子系统、承船厢结构子系统、主提升机械子系统与浅水晃动子系统。

针对传统液压阻尼器行程大、易卡死、可靠性低等问题,基于孔口流动原理,建立了船用液压阻尼器数学优化模型;通过求解得出了优化结果,完成了控制阀结构的优化设计。通过选取AMESim仿真软件建立了阻尼器及试验台仿真模型,通过优化设计与传统设计仿真结果的比较分析,验证了优化设计的可行性;将优化设计应用于试验样机,通过样机试验与仿真分析结果进行了比较,进一步验证了优化设计的有效性,同时找出了两者之间的差异,并对差异原因进行了分析;综合结构优化方法、仿真模型及样机试验,设计了满足要求的液压阻尼器。研究结果表明优化后的液压阻尼器具有载荷范围大、体积小、不易卡死的特点,便于安装及维护,且具有较好的快速响应性。

为实现剪叉式高空作业车在指定工况下的安全作业,需要充分考虑内外各种干扰,借助虚功原理对六级剪叉机构进行了相应的力学分析,推出了液压缸的推力与起升角度之间的函数关系;此外,以六级剪叉机构的上车液压系统作为研究对象,借助工程仿真软件AMESim的液压库、平面机构库以及信号库,建立了相应的液控仿真模型。研究结果表明在相同起升高度的情况下,随着起升角度的不断变化,采用在液压管路中配置节流阀、蓄能器以及调速电机的方式,可以有效地提高液压系统的动态性能以及工作平台的运动稳定性,保证高空作业的安全可靠。

因其具有价格低廉、抗污染性强等优点,高速开关阀已被广泛运用到各种车辆的制动系统中,其动态性能直接影响到车辆的制动效果,而阀芯所受的液压力是决定高速开关阀动态特性优劣的关键参数。针对不同参数对高速开关阀液压力的影响,以及实际工程中阀芯液压力难以测量的问题,采用计算流体动力学(CFD)对高速开关阀进行了数值模拟。首先,基于有限体积法(FVM),建立了不同开度、压差、温度、以及结构参数(阀座节流孔直径和锥角)的三维仿真模型;然后,对比不同网格数量的仿真结果,排除了网格数量对于仿真结果的影响,并详细分析了各参数对液压力的影响,得出了高速开关阀液压力与各参数之间的变化规律;最后,采用响应面分析结合遗传算法对开关阀的结构参数进行了优化。研究结果表明:随着阀芯开度的增加,节流区域发生了转变;较大的压差会导致液...

本文介绍了活塞式液压油缸的设计原理以及计算机辅助设计系统。

针对伺服阀自激噪声产生机理的问题,对伺服阀力矩马达的振动特性进行了研究,给出了一种双喷嘴挡板伺服阀力矩马达的结构及工作原理。基于结构力学基本原理,建立了该双喷嘴挡板伺服阀力矩马达衔铁挡板组件的振动特性有限元分析数学模型;采用有限元分析方法,对伺服阀力矩马达衔铁挡板组件进行了模态分析,计算了前7阶振型下衔铁挡板组件的固有频率,并通过谐响应分析得到了衔铁挡板组件在电磁力作用下的响应曲线。研究结果表明衔铁和反馈杆是伺服阀力矩马达产生振动的关键部位,其在工作平面内的振动对伺服阀的工作性能影响最大,同时衔铁挡板组件的谐振峰值主要集中在低频范围内;通过谐响应分析给出了一种计算谐振振幅的方法,为伺服阀的性能改善及结构的优化提供了理论参考。

为了减少液压增压器在运行过程中的能量损失,改善超高压水射流设备的整体性能,以某型号超高压水射流设备为研究对象,建立了其增压器的运动学模型,应用Matlab软件对增压器内部运动微分方程进行数值分析,研究了增压器运行效率与各主要设计参数之间的关系。研究结果表明,增压器运行效率的影响因素主要有阻尼系数、增压器与单向阀之间高压管路的体积、换向阀换向时间、增压器的输出压力、水射流系统的回油压力等。对增压器运行效率的分析研究,为提高增压器运行效率和改善超高压水射流系统的性能提供了依据。