高速气缸缓冲腔系统缓冲能力研究

对高速气缸缓冲腔系统的缓冲能力进行了深入的理论分析.针对活塞基准速度为2 m/s、速度波动10%的高速气缸,通过对缓冲腔系统输入能量和输出能量的仿真研究和实验研究,从中获得了缓冲腔系统缓冲能力相对缓冲行程、活塞速度、驱动质量变化的规律性认识,为研制对高速气缸活塞速度变化有自适应能力的压力反馈式缓冲阀奠定了必要的理论基础.     

高速气缸缓冲稳定阶段运动特性

缓冲是研制高速气缸要解决的关键问题。在研究高速气缸缓冲的过程中发现活塞进入稳定阶段速度会发生剧烈反弹,分析活塞速度在稳定阶段反弹的主要原因,设计由带有固定容腔的压力反馈式缓冲阀、溢流阀和排气阀组成的缓冲系统并对其进行仿真及试验研究。结果表明,此缓冲系统有效地控制了稳定阶段活塞速度反弹,并对活塞速度变化有足够的自适应能力。     

基于遗传算法的高速气缸自适应缓冲系统优化设计

研制了以压力反馈式缓冲阀为核心的自适应缓冲系统,运用遗传算法对缓冲阀参数进行了优化设计,自适应缓冲系统的仿真结果表明了优化方法的正确性,其优化效果非常显著。采用优化参数的自适应缓冲系统的实验结果表明,当高速气缸活塞基准速度在2.76~3.34m/s之间变化时,气缸活塞均以0.01~0.38m/s之间的速度到达行程终点,实现了对活塞速度变化的自适应缓冲。     

供气压力波动自适应缓冲高速气缸的研究

缓冲是研制高速气缸要解决的关键难题。针对内置缓冲式气缸的缓冲过程建立了数学模型,从吸收能量和冲击能量之间的关系研究供气压力波动对缓冲的影响,仿真结果和试验结果基本吻合。根据分析结果,研制了内置供气压力反馈缓冲结构的新型高速气缸。试验结果表明该新型气缸的缓冲在一定供气压力波动范围内具有良好自适应能力。     

高速气缸自适应缓冲系统结构设计

完成了由5个阀组成的自适应缓冲系统集成化总体结构设计，绘制了基于产品开发的自适应缓冲系统的装配图和零件图。针对压力反馈式缓冲阀、溢流阀、排气阀在气缸整个运动过程中的动作和工艺性要求，对各阀阀芯的结构和参数进行了具体的设计和计算，对采用所设计结构和参数的缓冲阀、溢流阀、排气阀的动作进行了全面的理论分析和仿真研究，对采用所设计结构的自适应缓冲系统进行了实验研究，结果表明所作的设计是正确的。     

高速气缸缓冲性能的仿真和分析

气缸高速化是气动技术领域进步的必然趋势,高缸速需要解决缓冲区问题。为提高高速气缸垫的性能,提供了设计和开发缓冲装置所需的基本理论和数据参考。本文采用理论研究和仿真分析相结合的方法研究和分析高速气缸缓冲过程的动态特性,以及高速气缸缓冲装置结构参数优化方案。     

溢流式高速缓冲气缸动力学建模与性能分析

针对具有内置溢流阀的溢流式高速缓冲气缸建立了非线性动力学模型,并运用Simulink软件建立仿真模型进行数值计算,得到气缸在缩回运动过程中的位移、速度以及各腔室压力的仿真数值解。为了验证仿真模型的正确性,搭建了高速气缸缓冲性能测试平台,对气缸在运动过程中的相关动态参数进行试验测试,通过试验数据与仿真结果的对比分析来对仿真模型进行验证。最后通过仿真分析了内置溢流阀的阀芯质量和预紧弹簧刚度对气缸缓冲性能的影响,结果表明,不同的溢流阀阀芯质量和预紧弹簧刚度都对气缸缓冲性能有较大的影响,为进一步研制更高性能的高速气缸缓冲结构提供了重要依据。     

基于压力反馈的机械式高速气缸缓冲装置研究

介绍一种基于进气腔压力反馈机械式高速气缸缓冲装置。根据仿真数据,找到较好缓冲时可变面积节流口变化曲线,结合实验得到不同负载质量及不同活塞速度下缓冲行程中进气腔压力变化规律。将进气腔压力作为缓冲阀芯控制气压,对缓冲过程中排气节流面积进行控制。设计实验样机并在不同工况下对其进行实验。结果表明,在一定工况变化范围内,此缓冲装置具有较好的自适应能力,符合设计要求。     

高速冲击气缸的性能试验研究

为获得高速冲击气缸的活塞速度与气缸工作压力的关系,开发了一套高度自动化的基于虚拟仪器的气缸性能试验系统.简单介绍了高速冲击气缸的工作原理,详细讨论了性能试验方案和系统结构,结合工作流程给出了硬件与软件的设计方法,并对试验结果进行了对比分析.试验结果表明,试验清晰准确地描述出气缸的动态性能曲线.     

高速液压缸活塞式缓冲机构的研究

对采用活塞式缓冲机构的高速液压缸的缓冲过程进行了理论分析和实验研究。将整个缓冲过程分为孔口节流缓冲、锥形缝隙节流缓冲两个阶段,建立了该过程的数学模型,利用数学模型,分析了结构参数对缓冲速度及缓冲腔压力的影响。对两组不同结构参数的样机的缓冲过程进行了试验,理论分析结果与试验结果基本一致。     

百万伏大功率操动机构液压系统优化设计

作为高压断路器核心部件之一,液压操动机构具有响应快、流量大、瞬时爆发大功率、长期等待性等特点,该文以1100kV特高压断路器液压操动机构为对象,研究基工作原理及关键部件(电磁铁,大流量高响应控制阀,高速液压缸内缓冲结构等)。基于AMESim仿真平台,建立包括电磁铁、蓄能器、高压大流量多级控制阀、高速液压缸内缓冲结构和连杆传动机构等在内的大功率操动机构液压系统仿真模型。通过实验测试的液压缸分闸过程行程曲线与仿真曲线对比,证明仿真模型的准确性,指导大功率操动机构液压系统的优化设计。     

高速开关电磁阀力控系统线性增压控制研究

针对防抱死制动系统线性增压需求,建立某高速开关电磁阀阀芯力平衡数学模型,给出阀芯平衡状态附近线性化增量微分表达式,建立液压缸压力变化数学模型,给出液压缸压差的增量表达式,得到高速开关电磁阀力控系统压力和通电电流的传递函数。通过某高速开关电磁阀电磁场和流场的有限元分析,得到阀芯所受电磁力、阀芯所受液压力及流量随阀口开度的变化曲线,研究电磁力、液压力与流量之间的定量关系,阐述高速开关电磁阀力控系统线性增压基本原理,给出力平衡点的稳定条件,提出能够实现线性增压的控制方式;结合流场、电磁场分析结果建立某高速开关阀整体模型,对电磁阀开启过程进行仿真,并进行线性增压试验,验证了该控制方式对于恒流量输出的可行性和仿真计算方法与结果的正确性。     

列车套缸式液气缓冲器缓冲能量计算方法

本文提出了一种用于高速重载铁路车辆的套缸式液气缓冲器,在相同的缓冲器外形结构尺寸约束下,套缸式液气缓冲器比前后缸式液气缓冲器具有更大的缓冲能力。推导了这种套缸式液气缓冲器的缓冲能量和能量吸收率计算公式,分析了套缸式液气缓冲器内外缸之间的压力差、缓冲能量吸收率、内外缸强度、外缸初充气压力与节流孔径的关系,结合实际车辆连挂的要求,给出了套缸式液气缓冲器缓冲能量数值算例。     

双向气动快速开关阀动态特性分析

基于ADAMS对双向气动快速开关阀启闭过程进行动力学仿真,同时使用AMESim模拟气动缓冲装置的最佳安装位置,设计出以自主研发的双向冲击气缸为动力的双向快速开关阀。分析结果表明,在0.7MPa气源压力下,双向气动快速开关阀开启、关闭时间一致,均为0.038s;将气动缓冲装置安装在活塞杆前端距动力转换装置初始点20.5mm处可有效避免因冲击过快导致的阀板撞击阀座而引起的部件破坏;阀轴在开关启闭过程中转速过快,轴向存在位移,设计阀门时需注意这一点。研究结果为易燃易爆介质场合使用的垂直板式蝶阀的设计提供了参考。     

基于遗传算法的旋塞阀液压缸缓冲优化研究

旋塞阀由于液压缸撞击噪声较大因而采用缸内活塞缓冲设计,该设计具有非线性、多目标、多约束的特点。针对优化需要较强的全局搜索能力以及简单通用性,采用遗传算法对缓冲过程进行全局优化概率搜索。根据旋塞阀液压缸牛顿力学方程,流体运动方程建立数学模型,进行Simulink仿真分析,运用遗传算法进行优化。优化后得到液压缸缓冲的最佳结构尺寸,有效降低液压缸噪声,具有一定工程实践意义。     

黏性流体环境中压电宏纤维致动柔性结构的流固耦合振动特性及试验

柔性结构与周围流体的耦合作用机制广泛应用于仿生机器人、水下航行器、精密仪器及生命医疗等领域。具有驱动变形大、防水性好且柔韧性好的压电宏纤维（Macro fiber composite,MFC）致动器是水下柔性结构变形控制的首选。建立MFC内部致动弯矩和水动力载荷共同作用下柔性结构的流固耦合动力学模型。对粘贴MFC致动器的柔性结构特征截面进行计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）分析,得到不同振动特征频率下柔性结构周围流场、压力分布及所受水动力载荷,分别拟合得到MFC致动柔性结构水动力函数的实部和虚部表达式。结果表明柔性结构水动力载荷的附加质量和阻尼效应都随着振动频率的增加而减小。在等振动特征频率下,MFC致动梁结构水动力函数的实部大于匀质等截面梁的实部;在高振动频率下其水动力函数虚部同样大于匀质等截面梁。试验测试了MFC致动柔性结构的水下振动特性,试验所得MFC激励下柔性结构末端稳定振动的幅频特性和相频特性与建立的耦合动力模型相吻合,证实了所建立MFC致动柔性结构的水动力函数及流固耦合振动模型的有效性。     

液压挖掘机动臂自重液-气储能平衡方法研究

液压挖掘机在作业中,动臂将高频次大范围举升和下降,现有挖掘机无能量回收装置,大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量,对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究,在此基础上,提出采用三腔液压缸直接转换利用挖掘机重力势能的系统原理。三腔液压缸是在原两腔液压缸基础上,将双腔液压缸无杆腔分为两个容腔而构成,其中一个容腔与蓄能器连接,称为配重腔,设置蓄能器压力与动臂自重基本平衡。研究中,首先建立动臂驱动系统的能耗数学模型,分析系统的能量特性;然后以20 t挖掘机为例,建立整机的机电液联合仿真模型,分析对比分别采用双腔液压缸系统和三腔液压缸系统,动臂的运行特性和能耗特性;进一步构建试验测试平台,验证所提系统的可行性和节能效果。结果表明,新系统较双腔液压缸驱动系统,重力势能回收利用率达68%,节能效果显著,该方法也完全适用于各种类型的液压举升机构。     

开放式数控磨削加工系统中直线电机的应用研究

对高速、超精密加工来说，传统的进给系统已难以满足要求。近年来，直线电机作为一种新型直接驱动进给装置得到广泛应用。简单介绍了直线电机的基本原理，并利用开放式控制器PMAC(Programmable Muhi—Axis Controller)集成了一套磨削加工系统，在利用PID 前馈控制法对直线电机控制性能研究的基础上，实现了直线电机的微量往复进给运动，为推动直线电机及PMAC在高速高精度数控机床中的应用打下了基础。     

应用进出油口独立控制原理改善泵控差动缸系统效率

针对新型双调速泵控制的差动缸电液伺服系统,特别是应用于注塑机锁模机构的情况进行了研究。在总压力和腔压力控制的基础上,进一步提出应用缸进口和出口独立控制的思想,使缸在运动过程中,背压保持较低的值,系统的压力始终与负载相适应,在满足系统动静态特性的同时,可充分发挥每台电动机的功率能力,同时降低了系统本身的能量消耗和液压泵的发热,减小电动机功率损失近20％,研究工作得到了仿真和试验验证。     

多车型柔性定位切换模块化设计

在对多种车型柔性化共线生产和对汽车白车身的结构的研究后,设计了汽车白车身工装夹具自动切换模块。该模块包含水平切换单元和竖直切换单元,水平切换单元采用气缸+直线导轨实现自动切换,到位后用夹具机械锁紧;竖直切换单元采用气缸+直线导轨自动切换,到位后利用四连杆机构本身原理锁紧。两个方向的结合可以实现各种车型产品由于定位点差异而需要切换的精确定位。这种机构的运用很好地实现多种车型共线生产,柔性化高。