伺服阀节流器零件流量配对精度要求很高,传统流量配对的方法存在配对精度差的问题,直接影响伺服阀产品稳定性。针对伺服阀行业节流器零件流量小、配对精度不高的问题,基于液压桥路的原理开展伺服阀节流器小孔流量配对方法研究,通过建立物理仿真模型分析了节流器零件不同流量对前置级压力以及伺服阀整机的影响,并通过试验对节流器新型配对方法进行了验证。试验结果表明,该测试方法能够很好地满足现有伺服阀产品节流器配对的高精度要求,具有操作方便、分辨率高的特点,该结构形式可以推广到其他类似的小孔类零件高精度配对场合。

针对在服役环境中某型飞机滑阀出现的卡滞和动作延迟等现象,在分析滑阀机理的基础上,发现按常温设计的滑阀副配合间隙在服役环境下会发生较大变化。飞行器极端温度环境、精密偶件加工残余应力等因素容易造成滑阀卡滞。利用弹性力学和热变形理论,考虑残余应力的影响,推导了滑阀副径向尺寸链的数学表达式。以某型滑阀副为例,计算了在-50℃、100℃和150℃温度条件下滑阀副的变形量,通径为13mm的滑阀,其径向尺寸最大变形量为2.9μm。采用有限元方法仿真分析了由油液压力引起的阀套变形量,最大变形量为2.19μm。配合间隙最小值应不小于总变形量(5.09μm),考虑到计算误差和加工精度,配合间隙可取为5μm。计算了不同配合间隙时的内泄漏量,泄漏量应满足要求(0.035L/min),对应的最大配合间隙为7.7μm,可近似取为8μm。所提出的分析方法和尺寸链计算模型,对...

针对不同流速比混合层流场气动光学效应问题,首先采用大涡模拟数值方法进行了数值仿真,其次用光线追迹方法进行了气动光学效应仿真,最后对混合层的气动光学效应进行了评价。结果表明,混合层流场涡结构与光程差极小值存在一一对应关系,并且其流速比低的混合层气动光学效应更加严重。同时,研究了不同光学参数对斯特列尔比的影响,得到了相应的规律。

研究了一种用于腔体式气动软体臂在空间环境抓抱动作的运动学和动力学仿真技术。利用CoppeliaSim和Python通过API接口的方式联合仿真。在CoppeliaSim中将软体臂等效成多个铰接的刚体支段,建立软体臂与被抓抱物运动学和动力学模型。在Python中建立软体臂气动系统、容腔特性、关节运动、软体臂力学特性和控制系统的模型。仿真模拟了在空间环境下,软体臂抓抱目标物的实时工作状态和与动力学交互过程。结果表明,仿真曲线与实验基本一致,验证了仿真的正确性,为软体臂的设计和仿真研究提供了新的思路。

针对气动软体空间机械臂的压力控制需求,提出了基于脉宽调制(PWM)的软体臂压力控制技术。设计了气动软体空间机械臂的气动系统结构,并建立了各部分的数学模型。根据开关阀和PWM控制的特性,提出了基于零位补偿和双阀同步PWM的软体臂压力控制系统结构,并阐述了各部分设计方法。利用Python建立了整个系统的仿真模型,并将仿真结果与实验结果进行了对比,对比结果表明,模型具有一定的准确性。对该压力控制系统进行了正弦跟踪实验,实验结果表明,该系统可以进行低频跟随,能够满足气动软体空间机械臂的压力控制需求。

气动光学效应容易对导引头目标成像跟踪系统产生不良影响,然而传统哈特曼波前传感器由于探测视场小,无法作用于导引头的目标成像跟踪系统。介绍了一种能够大视场测量的焦面哈特曼波前传感器,同时针对传统模式法无法在焦面哈特曼中进行高精度测量的问题,提出了一种能够高精度测量的优化波前复原算法——基于Gerchberg-Saxton迭代的波前复原算法。然后,根据满足大视场测量的结构设计,搭建了仿真平台,利用优化的波前复原算法对仿真输入像差进行复原。最后,利用多个激光器搭建了大视场波前复原实验平台,并验证了焦面哈特曼波前传感器具有能够实现高精度大视场波前测量的能力。

喷嘴挡板式三通气动阀控不对称缸常用于航空发动机起动系统的引气控制。在分析由固定节流孔、喷嘴挡板可变节流孔和容腔组成的喷嘴挡板式气动三通阀原理的基础上,建立了气动三通阀控不对称缸差动系统的数学模型,得到了气源、控制阀与气缸结构参数对三通阀控缸静、动态特性的影响规律。研究发现,通过增大空气填充速率和减少空气需求,可以提高喷嘴挡板式三通气动阀控缸的响应速度,例如增大喷嘴挡板式气动三通阀的固定节流孔直径、减小活塞有效面积、提高供气压力等;理论分析结果与实践结果一致。

针对电液伺服阀在极端低温下温漂大的问题,以+40℃时电液伺服阀初始零偏为基准,采用线性回归方法分析了某型射流管伺服阀不同温度的零偏试验数据,得到了极端低温下的伺服阀温漂与+40℃时初始零偏的数学关系。分析与试验结果表明:极端低温时射流管伺服阀的温漂与+40℃时的初始零偏存在非常显著的线性关系。温漂与电液伺服阀制造与装配工艺过程密切相关,与结构及其装配不对称有关。电液伺服阀结构上的微观不对称现象,在极端低温下显现出来,尤其是呈现出较大的温漂。降低温漂的主要措施是提高电液伺服阀结构与装配的对称性,降低初始零偏。

研究了比例伺服阀的阀芯结构对液动力的影响,提出了一种阀芯导流壁面优化设计方案。采用计算流体力学(CFD)的方法建立滑动网格模型,分别对阀芯传统导流结构和优化设计后的导流结构进行数值模拟分析,并验证了网格无关性。对阀芯所受稳态液动力进行数值求解,并分析了不同优化设计方案对阀口处流体流动状态的影响。结果表明,优化设计后的阀腔内部流场分布更均匀,流动状态更平稳;阀芯内流道导流结构会改变阀口处的介质流向,进而改变进出口流体水平方向上的动量差,以补偿部分液动力;与传统方案相比,液动力最大补偿效果可达60%,显著降低了阀芯所受液动力干扰,有利于提升比例伺服阀的静动态控制性能。

针对数字式电液作动器的位置控制展开研究,提出了一种基于模型的算法,能够实时地对数字式电液作动器系统的状态进行预测,并根据预测的状态完成位置控制。在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲数量调制(PNM)的基础上,改进了数字阀系统的控制方法,建立了完整的数字式电液作动器系统模型,并通过软件联合仿真得到了作动器的控制结果。最终结果表明:采用基于模型的算法,能够使得作动器的追踪精度达到0.5mm。与传统方法相比,该方法逻辑简单,可行性强,控制效果较好。