目前国内柴油发电机组多采用某型机械液压式调速器进行油门控制,针对该型成熟可靠的调速器开展调速原理与特性分析,对国内正向自主设计具有重要参考价值。利用AMESim搭建其离心飞重等部件模型,并根据柴油机的负载、油门开度和速度特性在Simulink中建立柴油机组动力学模型;基于AMESim/Simulink开展联合仿真研究,详细分析了在闭环调速过程中液压缓冲补偿环节的动态特性及对调速性能的影响。结果表明,柴油发电机组在负载变化时增加液压缓冲补偿环节可有效缩短调节时间、减小转速振荡。该设计不仅可应用在机械液压式调速器中,也可为自主设计数字电子式调速执行器提供重要参考。

由于液压变压器自身结构原因,其柱塞副运行过程更加复杂。为防止液压变压器运行过程中出现卡死或容积效率不高等问题,针对液压变压器柱塞副润滑特性开展了研究。推导了液压变压器变压比和柱塞副油膜雷诺方程,并使用ANSYS求解。结果表明:受到液压变压器结构的影响,柱塞副油膜压力、泄漏量和轴向黏性摩擦力变化复杂,与柱塞运动速度、柱塞腔压力和转速等因素有关。通过正交试验发现,影响柱塞副润滑特性的主要因素是配合间隙和A口压力。

通过分析几种过滤精度表征方法,指出过滤精度对于评定液压过滤器性能的重要性。根据液压过滤器常用过滤精度,选取几种名义孔径与之对应的经全包斜纹编织密纹网进行试验研究。结果表明,密纹网可以利用平均流量孔径、过滤比 β_x(c)100时对应的颗粒尺寸进行表征。通过拟合分析,证实密纹网名义孔径、平均流量孔径与过滤比β_x(c)100时对应的颗粒尺寸之间具有良好相关性。利用拟合方程,直接通过名义孔径推导密纹网平均流量孔径或对应颗粒尺寸。研究结果可为金属丝编织密纹网液压过滤器设计选型提供有益参考。

针对煤矿综采工作面三机设备与供液系统之间动态高效供需匹配的需求,提出数字式流量调控技术来达到乳化液泵站按需供液的目的。首先,阐述了数字式流量调控技术原理,制定了适配五柱塞泵进排液配流规律的执行机构工作策略;其次,总结了数字式流量调控方案;最后,优选出最佳调控方案,利用仿真验证了最佳方案的可靠性。结果表明:五柱塞乳化液泵共存在7种数字式流量调控方案,执行机构开启数目与流量脉动率呈负相关;调控区间根据方案的不同分别为 [0, π]或[0, 3π/5),流量可调范围为38%~100%。在满足了按需供液要求的同时也尽可能地将流量脉动率降至最低,可为综采工作面三机设备智能稳压供液技术提供参考。

先导电磁阀通过控制主阀压力,调节减振器内部油液流量,从而影响阻尼力大小。合理设计压力-流量特性可拓宽阻尼调节范围,以适应不同工况需求。对汽车阻尼连续可调减振器用先导电磁阀的压力-流量特性进行优化。首先,基于流体动力学理论建立油液流经各阻尼孔的流体动力模型与稳态受力模型。结合电磁理论的电磁磁路模型确定了电磁力与输入电流之间的关系,进而建立了液压仿真模型。随后,借助电磁阀性能测试试验台,开展试验对比以验证仿真模型的准确性。最后,分析影响先导电磁阀压力-流量特性的关键结构参数,利用实验设计的全因子分析法确定其重要程度,并采用遗传算法优化关键尺寸,优化效果提升了10.14%。

采用试验和仿真相结合的方法对斜轴式轴向柱塞马达的振动和噪声进行研究。首先根据柱塞马达结构组成和工作原理,对其振动噪声激振源进行了研究分析;然后利用仿真软件对柱塞马达进行模态分析和谐响应分析计算,得到其固有频率和振动相关参数的频率曲线,并结合振动测试试验验证了仿真模型和试验方法的准确性;最后采用声振耦合的方法对柱塞马达进行噪声辐射分析仿真,并借助噪声测试试验验证了仿真结果的合理性。通过研究得出:振动和噪声试验的峰值频率均在700 Hz左右,与激振频率理论值700 Hz 高度吻合,同时也接近柱塞马达壳体的第一阶固有频率704 Hz,证明柱塞马达系统在该频率下处于共振状态,并据此提出了柱塞马达结构的减振降噪优化方向,揭示了柱塞马达的振动噪声的主要机理,为其减振降噪提供了依据。

为解决船用调距桨调距时机液伺服装置响应速度慢、动态位置刚度不足及系统稳定性低等问题,通过建立机液伺服装置数学模型,分析出影响其性能的因素为节流槽形状和数量、主控制阀正开口量及液压缸直径。基于AMESim仿真软件,系统研究各参数与性能指标的量化关系,结论为:K形节流槽在响应速度与动态位置刚度上显著优于其他形状;节流槽数量增加可提升响应速度与动态位置刚度,但会降低系统稳定性;正开口量增大有利于改善响应速度,但会削弱动态位置刚度;液压缸直径增大会牺牲响应速度,但能提高动态位置刚度与系统稳定性。综合对比影响因素的不同改变程度所带来的优化效果以及不同工况下的适应情况,最终提出优化方案:采用周向6个K形节流槽、0.6 mm正开口量及600 mm液压缸直径的组合设计。经验证,优化后装置响应时间缩短3.94%,动态位置刚度提升1.28%,在保证系统稳定性的前提下实现了综合性能提升。研究成果为船用调距桨机液伺服装置的性能优化提供重要理论依据。

针对高压液压泵国产化替代难的技术难题,提出一种油口串联式双输出动力源的设计形式并开展研究。该方案通过在第一级泵的出油口处串联第二级泵,实现逐级加压,无需改造低性能泵即可实现高压需求。串联结构显著降低了单泵压差,延长使用寿命,并通过蓄能器隔离负载冲击。通过SimulationX仿真,分析了油口串联式双输出动力源流量脉动性能和驱动高低压负载的能效性能,结果表明:在20 MPa、1500 r/min工况下,与单级齿轮泵相比,其流量脉动率降低37%;单级变量轴向柱塞泵驱动高低压负载液压缸的系统能效为36%,将动力源换为油口串联式双输出动力源后,系统能效提升到61%。研究结果为复杂高压液压系统的动力源设计提供了新思路。

为提高气动滑台的运动控制精度,选取合理的控制参数至关重要。然而,传统经验试凑法存在整定效率低、依赖调参人员经验等问题。为此提出了一种新型改进粒子群优化算法,采用改进高斯正弦混沌映射技术生成初始粒子以丰富种群的多样性,引入正弦扰动与莱维飞行策略以增强粒子跳出局部最优的能力,融合正余弦算法与改进的黏菌算法提高搜索精度。通过气动滑台线性自抗扰运动控制试验验证,结果表明,该新型改进粒子群优化算法可以有效提高气动滑台运动控制精度;与经验试凑法相比,其在跟踪幅值为150 mm、频率分别为0.25 Hz和0.5 Hz的正弦轨迹时,最大稳态误差分别降低了15.9%和23.4%;其在跟踪多频曲线时,最大稳态误差降低了13.5%。

针对拖拉机运输路况差、环境复杂的问题,为提高拖拉机运输过程平稳性、舒适性,提出基于数字阀的拖拉机电液悬挂主动减振方案,采用高响应数字液压阀,实时调整农具悬挂液压缸速度和位移以抵消振动。首先,推导了悬挂农具的拖拉机振动系统动力学模型,设计了滑模控制器,建立了仿真模型,研究了在随机路面、正弦路面和脉冲路面条件下的主动减振效果。结果表明,在三种路面条件下,该方案均可实现对拖拉机振动的有效抑制;其中,在20 km/h随机路面输入激励下,电液悬挂主动减振系统可使拖拉机垂向加速度最大值由2.13 m/s²降至1.01 m/s²,均方根值由0.84 m/s²降至0.28 m/s²,相较被动减振量值降低63%,减振效果明显。

煤矿防冲钻孔机器人在钻进不同煤岩时会出现因卡钻导致的钻进失效问题,严重影响钻孔卸压作业安全及防冲卸压成孔质量与效率。为此,提出一种适用于煤岩钻进系统的防卡钻电液控制策略,据钻进过程中随钻参数的变化分析卡钻机理,结合支持向量机对钻进状态进行判定。建立AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真模型,对钻进系统防卡钻电液控制特性进行分析,基于搭建的防卡钻电液控制实验平台进行验证。结果表明:提出的防卡钻电液控制策略可以有效识别钻进状态并降低卡钻风险,提高了不同煤岩条件下的钻进效率和安全性。

飞行器着陆滑跑场景是飞行器飞行任务总流程中重要的场景之一,涉及机械、流体与气动等专业,使用传统方式对其进行系统建模较为复杂繁琐。基于Modelica统一建模语言,针对飞行器起落架以及着陆滑跑场景搭建元件和系统级模型,并对元件级关键参数和飞行器系统在着陆滑跑场景中的刹车性能进行仿真分析。依据该模型进行总体的虚拟实验,可验证设计参数的正确性与合理性。

为实现举升式重载自动导引车的调平,并改善调平时的“虚腿”问题,设计了四点支撑式重载自动引导车液压调平系统,建立了液压系统调平位置补偿数学模型,其中包括最高点追逐式调平数学模型和位置补偿数学模型。最高点追逐式调平数学模型用于实现调平,位置补偿数学模型用于解决调平时的“虚腿”问题。基于所设计的位置补偿数学模型,对常用的PID控制策略进行改进,提出了考虑“虚腿”问题的改进模糊PID控制策略,并搭建了Simulink与AMESim联合仿真平台,对该控制策略进行仿真分析。结果表明,所提出的控制策略相对于模糊PID控制在跟踪最低点液压缸理想位置时的最大误差降低了86.59%,能够改善“虚腿”现象。

多自由度液压机械臂存在关节耦合特性强、动力学模型误差大等突出问题,导致控制性能易降级。为实现高精度位姿控制,提出了一种双积分鲁棒预设性能控制器,基于预设性能函数得到转换误差信号,同时限制误差收敛的速率与范围,结合反步法设计双积分鲁棒控制器,使匹配与不匹配不确定性得到抑制,提升系统鲁棒性。结合Lyapunov稳定性理论证明系统是半全局稳定的,且所有信号均有界。结果表明,该控制策略显著提升了多自由度液压机械臂关节跟踪精度与误差收敛速率,充分验证了该控制策略的有效性。