针对轴向柱塞泵法兰与壳体之间的螺栓连接结构研究,建立了柱塞泵有限元模型并通过模态试验与振动响应试验对模型进行验证。在此基础上,围绕螺栓的安装位置、安装半径、数量及尺寸四个设计参数,系统分析不同连接配置对模态频率与振动响应的影响规律。同时,采用正交试验设计方法,评估各参数对振动特性的影响显著性。研究结果表明:螺栓的对称布置有助于提高部分阶次的模态频率并抑制结构振动,模态频率最大提升12.7%,振动速度最大降低21.5%;螺栓安装半径对振动特性的影响较小;螺栓尺寸增大会提高模态频率,但对振动抑制效果有限;增加螺栓数量可显著提升模态频率并降低振动速度,模态频率最大提升10.7%,振动速度最大降低36.1%。正交分析结果进一步表明,螺栓安装位置与数量对柱塞泵模态特性和振动响应的影响最为显著,其次为螺栓尺寸,安装半径的影响最小。

非圆行星齿轮液压马达因结构紧凑、扭矩大而具应用潜力,但存在齿轮冲击强烈、配流盘磨损严重及容积效率低等不足。基于计算流体力学与动力学理论,构建了非圆行星齿轮马达的三维流场模型,并结合数值仿真与试验测试,对齿轮冲击特性、配流盘端面磨损机理以及结构优化设计进行了系统研究。结果表明,合理放大配流孔径与优化孔型能够有效削弱齿轮冲击峰值,使平稳作用时间提升约55%;适当增大行星轮通孔径可显著降低局部轴向力及冲量值,使端面磨损减幅最高达66.7%。样机试验验证了仿真结果的可靠性,证明所提出的优化方案能够有效改善配流盘耐磨性与马达容积效率,为非圆行星齿轮液压马达的结构优化与工程应用提供了理论支撑与试验依据。

负流量泵作为液压系统的关键驱动元件,其动态性能直接影响液压系统的稳态与响应特性。为提升系统性能,需深入探究其内部结构参数对出口压力脉动率的影响机理。基于某负流量泵原理建立AMESim仿真模型,模型验证表明,前后泵压力的仿真值与试验值的最大相对误差分别为9.35%和9.12%,均小于10%,满足精度要求。分析了不同温度下控制阀与变量机构对出口压力脉动率的影响。研究表明:出口压力脉动率与伺服阀通孔左侧距离、通孔直径呈负相关,与功率阀阀芯直径、阀芯外径、拨柱直径、拨块槽直径呈正相关。研究结果为负流量泵控制阀及变量机构的优化设计提供了理论依据。

破碎锤是一种常用的作业工具,安装在挖掘机等主机上进行破碎拆除施工。为研究破碎锤作业液压系统效率特性,对小型破碎锤液压系统进行了建模仿真与试验测试。分析了小型液压破碎锤的工作原理,基于Simulink建立了破碎锤液压系统的模型并进行了仿真,得到液压破碎锤氮气室的压力变化曲线和系统瞬时效率曲线。对微型挖掘机加装小型破碎锤作业进行了试验测试,采集了破碎锤氮气室压力、液压系统压力信号,得到了破碎锤的瞬时效率和平均效率,为破碎锤液压系统效率研究提供参考。

针对服役于深远海环境下舰船重型长管状构件在实验室环境进行冲击试验所面临的科学挑战,开发一种基于气液弹簧的全液压式冲击测试装置。首先,建立了冲击响应基本原理和动力学模型,采用压力比表征了蓄能器热力学绝热过程中的存储能量,并推导了气液弹簧的固有频率及加速度理论公式。其次,基于AMESim对冲击测试原理的可行性进行仿真分析,揭示了加载压力、卸油管路通径和蓄能器预充气压力对存储能量和峰值加速度的影响规律。结果表明,加载压力越高,卸油管路通径越大,系统峰值加速度越大;在5、10、15 MPa三种加载压力下,存储能量和峰值加速度随预充气压力变化趋势分别呈现递增、先增后减和递减的特征。

在液压气动元件与换热装备中,分形流道网络的多支路流量均匀性是决定装备性能关键因素。传统全局优化算法在处理流道设计时,空间维度显著增加,面临计算成本高昂、收敛困难等问题,为此提出了基于物理解耦的分形流道流量均布设计策略。通过几何参数迭代,利用流网拓扑的反向传播机制将末端流量偏差映射为各级流道的尺寸修正量;利用“层内去均值”策略,解耦了影响系统总压降的“共模”效应与决定流量分配的“差模”效应,实现对并联支路流阻的精准匹配。以包含20个独立设计参数的1-2-4-8三级分形流道为例,该策略在27次CFD迭代计算内将出口流量非均匀度系数由0.1226降低至0.0217,流道结构收敛为具有明确物理含义的“外侧加宽、中心压缩”构型。此策略可为液压流道网络的参数匹配与流场精细控制提供设计参考。

煤矿是典型的高耗能行业,其智能化开采需兼顾高效与低碳目标。液压支架的推溜-移架过程作为跟机动作中的核心高耗能环节,是节能优化的关键难点。针对该问题,建立液压支架跟机能耗数学模型,结合响应面法与相关性分析,系统研究采煤机牵引速度、推移千斤顶进液压力、立柱升降柱流量及进回液压力参数对能耗的单因素影响及其交互作用。以陕煤某矿ZY21000/38/82D型液压支架为对象的研究表明:采煤机牵引速度是影响能耗的主导因素,与推溜、移架能耗均呈非线性负相关;推移千斤顶进液压力、立柱进液压力与立柱升降柱流量分别与移架能耗呈线性正相关;立柱回液压力则与推溜能耗呈线性负相关,且参数间交互作用对总能耗具有显著影响。该能耗模型为液压支架参数配置优化提供了理论依据,有助于降低跟机能耗,推动煤矿行业实现绿色低碳转型。

水下液压步进式执行器是深海采油树流量控制的核心设备,其动态性能直接影响水下生产系统的安全稳定运行。针对深海高压低温环境下水下液压步进式执行器非线性动态特性难以精准表征的技术难题,依托水下控制系统设计分析软件,提出一种适用于该执行器的高精度建模方法。采用组件式建模理念,搭建水下液压步进式执行器仿真模型,集成Stribeck摩擦模型、深海压力补偿机制及液压-机械耦合特性,并创新引入Gevrey函数对机械摩擦环节进行平滑处理,有效优化了模型求解的数值稳定性与响应速率。通过参数敏感性分析、典型工况仿真及示范工程应用验证,表明该模型对水下节流阀开启过程中执行器活塞位移、供油压力等关键指标偏差均小于2%,可精准复现执行器的非线性动态响应。该建模方法为水下液压步进式执行器的设计优化、性能预测提供了可靠技术手段,也为实现深海装备自主可控开发奠定了建模技术基础。

为提升重载自动地面引导车在非结构路面下的姿态控制性能,针对油气悬架强非线性及电磁阀控制信号-主动力非线性导致的力输出精度低的问题,提出模糊神经网络系统补偿的分层控制策略。上层以线性二次型调节实现车身垂向全局最优控制,结合模糊PID抑制侧倾,共同生成期望主动力控制力;下层利用模糊神经网络系统对力跟踪误差进行学习与补偿,建立从力误差到电磁阀控制信号的非线性映射关系,从而实现高精度力跟踪控制。仿真表明,该策略可有效改善矿用自动地面引导车在非结构路面下的姿态响应,在C级随机路面激励下,车身垂向、侧倾角加速度均方根值较被动悬架分别降低 30.4%、38.9%;单侧阶跃路面激励下,车身侧倾峰值较模糊PID补偿减小44%,振动更平稳,验证了其复杂工况下的优越性与鲁棒性。

变排量液压马达能够根据负载变化实现流量自适应控制,具有效率高、响应快、低功耗等特点,但同时也存在起动死区大、低速振荡、高压内漏量大等关键技术问题。为提高变排量PDU控制精度和鲁棒性,提出了PID与前馈抗干扰相结合的控制律设计方法。通过Simulink建模仿真与试验验证,所提出的控制律算法能够明显改善PDU动态速度响应特性。试验结果表明,在35 MPa液压条件及240 N·m气动载荷下,变排量PDU所消耗流量比相同定排量PDU降低60.1%,驱动效率提高100.8%,总功耗减少17.34 kW。

针对电液执行器非线性强且内部状态难以观测导致的建模精度低、泛化能力弱等问题,提出一种改进的物理信息神经网络建模方法。该方法采用一维卷积神经网络模块提取时序特征,并将电液执行器动力学中的力平衡方程作为物理约束嵌入损失函数,以弥补纯数据驱动模型可解释性差的不足,提高模型的收敛速度。此外,针对传感器噪声干扰物理约束计算的问题,设计了基于局部线性拟合的信号平滑策略。多工况试验结果表明,该方法在有限数据下能有效平衡数据拟合与物理一致性,相比传统模型显著提升了预测精度与鲁棒性。

在航空发动机试验中,常以RP-3航空煤油为介质,采用齿轮流量计和质量流量计进行流量测量。由于不同类型流量计在不同流量区间的精度存在差异,提出一种基于神经网络自适应卡尔曼滤波的方法,通过神经网络动态调整卡尔曼滤波器中的测量噪声协方差,从而优化数据融合效果。该方法通过拟合流量计频率与标准流量值的关系,并利用滑动窗口计算不同流量区间的测量方差构建神经网络训练数据集。在流量计全量程0~120 L/h对比两种流量计的测量结果,试验表明基于神经网络自适应卡尔曼滤波相较传统卡尔曼滤波在流量估计精度上有明显提升。基于神经网络自适应卡尔曼滤波搭建的流量测试平台显示,该方法将流量测量精度提升至满量程误差0.265%FS以内,有效提升了流量测量的准确性与可靠性。

以汽轮机液压伺服系统为研究对象进行故障机理和主要故障影响规律分析,实现汽轮机液压伺服系统仿真模型与实际测试试验台数据的高度贴合,完成故障机理分析和性能影响规律分析。探究电液伺服阀与液压伺服系统的工作机理,建立数学模型,并在AMESim中构建仿真模型。根据实际测量结果设置仿真模型相关参数,探索液压伺服系统主要参数对系统控制性能的影响,注入故障完成阀的典型故障机理分析,建立主要故障对电液伺服阀以及液压伺服系统的影响规律分析。同时进行试验验证,对比仿真与试验结果。结果表明,基于AMESim构建的电液伺服阀仿真结果与试验结果基本一致,以此构建的汽轮机液压伺服系统仿真模型数据与实际测试试验台数据误差小于10%。验证了模型搭建的准确性,为进一步实现汽轮机液压伺服系统国产化提供一定的参考。