全水润滑的斜盘式水液压柱塞马达的试验研究

研制了一种全水润滑的浮动配流结构的斜盘式水液压柱塞马达,该马达工作压力为10 MPa,输出转矩为12.5 N.m,额定转速为1 500 r/min;介绍了该马达的结构特点,并在自行研制的水液压元件综合试验台上进行了马达的性能试验,对马达的空载排量、容积效率和机械效率等进行了测试,验证了设计的正确性.     

修正心形线式内曲线径向柱塞马达脉动分析

为设计出输出特性良好的内曲线径向柱塞式液压马达,提出了一种新型的内曲线——修正心形线.该曲线为一条简单、连续、封闭且高次可微的周期性曲线,可解决内曲线马达的内部冲击问题.选用修正心形线作为马达的内曲线,通过理论推导,分析不同周期数和柱塞数对马达相位的影响.相位分析结果表明:马达的脉动情况取决于马达的等效柱塞数.推导了该曲线形式下马达的脉动率通用公式,结果表明,随着等效柱塞数的增加,马达脉动率减小.仿真结果验证了理论分析结果的正确性.     

内曲线式端面配流水液压马达的优化设计

针对内曲线式端面配流水液压马达工作存在的流量泄漏问题,改进定子轮廓曲线方程并建立马达关键摩擦副的泄漏模型,以总功率损失最小为目标函数,对摩擦面间隙进行优化设计.搭建水液压马达测试平台进行不同负载下的马达排量测试.试验结果表明:不同负载条件下流量模型均能较好反映马达输出流量随转速上升的变化情况,试验的真实误差率低于5%.水液压马达的流量特性得到明显改善,空载下的水液压马达容积效率最高可提升至94.71%.研究表明:柱塞与转子缸孔的间隙值是影响水液压马达泄漏流量的最主要参数,其次是配流体与转子体的端面间隙值.     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

径向低速大扭矩水液压马达定子曲线分析

提出了一种采用自然水（含海水和淡水）作为液压介质进行工作的径向低速大扭矩马达。与油压马达相比,摩擦、磨损、腐蚀等是水压马达面临的主要问题,而合适的定子曲线可以减少摩擦、磨损、水击等现象的发生。本文根据运动学理论对水液压马达的定子曲线进行了设计与分析。对幅角修正等加速运动规律和匀变加速修正等加速运动规律的加速度公式进行了修正。对9种不同类型运动规律的各区段幅角进行了设计,并结合曲线方程和水压马达的相关参数绘制出相应的定子曲线。综合分析了9种类型定子曲线下柱塞副（滚球与柱塞）的加速度、速度以及曲线压力角等特性,指出有过渡区的等加速运动规律曲线较适合于所研究的低速大扭矩水液压马达。     

水压轴向柱塞泵配流盘预升压角

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明:水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.     

双侧驱动轴向柱塞马达扭矩脉动分析

为研究新型液压执行元件双侧驱动轴向柱塞马达的扭矩脉动,在考虑配流盘三角槽和闭死角影响的前提下,推导出双侧驱动轴向柱塞马达的瞬态扭矩公式.仿真分析扭矩特性,得出不同内外排柱塞数的奇偶性、交错角、平均扭矩对双侧驱动轴向柱塞马达扭矩特性的影响.结果表明:当内外排柱塞数均为奇数时,扭矩脉动优于内外排柱塞数均为偶数;存在交错角的扭矩脉动较小,内外排柱塞数均为奇数的最优交错角为其理想周期的1/4,内外排柱塞数均为偶数的最优交错角为其理想周期的1/2;内外排平均扭矩相等有利于降低扭矩脉动率;闭死角导致双侧驱动轴向柱塞马达产生扭矩突跳,且闭死角越大,扭矩突跳越明显,但交错角能显著降低扭矩的突跳值.     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

径向柱塞马达柱塞腔内动态压力研究

以径向柱塞液压马达为研究对象,详细分析了柱塞腔内压力的变化过程,建立了柱塞腔内动态压力的数学模型,通过相应的仿真发现,柱塞经过下死点后,腔内压力的延迟降低到回油压力,将大大地增加马达轴上的阻力矩,当马达低速运行时,将是影响马达的低速稳定性的一个重要因素,为了提高马达的低速稳定性,就要严格控制马达的配流遮盖层。     

圆柱多齿轮式液压马达的参数化设计

针对以往普通单对圆柱齿轮啮合式液压马达存在的单位体积排量及输出转矩小、排量脉动率大、自身径向液压力不平衡等问题,提出了一种新型圆柱多齿轮式液压马达,并对其工作原理进行了深入研究.根据这种马达的不同结构形式将其分为外啮合与平衡式液压马达两大类,并对这两类多齿轮式液压马达进行了名称定义.给出了这两类液压马达主要性能指标的计算公式,且在满足排量要求的条件下,以体积最小为设计目标,对这两类圆柱多齿轮液压马达进行了参数化设计软件的开发,同时给出了设计验证实例,为该类液压马达提供了一个方便、快捷、实用、可靠的设计手段.     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵仿真分析

针对轴向柱塞泵的特殊结构,采用虚拟样机技术在计算机上建立液压系统的虚拟样机模型,对轴向柱塞泵的运动学特性、动力学特性等进行分析,得到了轴向柱塞泵的运动学和动力学特性,包括柱塞位移、速度和输出压力特性。通过分析发现本泵的压力比普通泵的压力提高了1倍,同时可以通过适当降低传动轴转速来降低柱塞泵的振动。     

轴向柱塞液压电机泵内部流场的分析

提出了一种新型的轴向柱塞液压电机泵,简要介绍了其结构和特点。运用计算流体动力学的方法对轴向柱塞液压电机泵内部流场进行数值计算与分析。主要分析了在转子转速不同情况以及转子转过不同角度时流道内的压力、速度等分布情况;研究结果表明,随着转子转速的增大,柱塞腔内的压力明显减小,但压力损失有所增加,因此在设计时该泵的转速不宜选取过高。通过对流场的对比分析能够判断流道设计的是否合理从而为流道结构的优化设计提供有效参考。     

轴压水压耦合作用下裂隙砂岩蠕变特性

在水利水电、水底隧道等岩土工程建设中,伴有初始损伤的岩石材料长期处于轴压水压耦合环境下,严重影响岩土工程的长期稳定性.为保证处于轴压水压耦合环境下岩土工程的长期稳定性,以预加载制备的裂隙砂岩岩样为研究对象,利用特制的流固耦合多通道岩石流变系统,开展轴压水压耦合作用下裂隙砂岩单级加载蠕变试验及其蠕变模型研究,主要分析压力...     

基于介质变黏-弹特征的深海柱塞泵压力控制特性

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度-变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4 °、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4 °、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6 °、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度-刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6 °、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明：变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度-刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0～1 000 m、1 000～7 000 m两海层下泵压力控制系统可分别视作变黏度-动刚度系统、变黏度-定刚度系统。最后,通过模拟变深环境下泵的动静性能试验,验证了上述理论分析结果的合理性和有效性。     

基于水压直驱的软体单元的动静态特性

提出水压直驱纤维增强软体单元,采用伺服电机驱动水压缸实现软体运动控制,搭建试验台开展软体单元动静态特性研究. 针对软体单元输出力、径向膨胀、弯曲角度及刚度等性能开展静态试验. 结果表明,软体单元驱动压力为影响输出力和弯曲角度的主要因素;当输入压力增加时,软体最大径向膨胀速率为3%;当输入压力为0.3 MPa、末端位移为4 mm时,水压驱动输出力为4.3 N,与气压驱动相比,软体刚度增加0.025 N/mm. 建立水压直驱软体单元动力学模型,围绕软体单元弯曲角度、压力响应进行仿真分析及试验验证. 结果表明,水压直驱软体单元模型仿真与实测结果较吻合,弯曲角度稳定误差为1.70%,驱动水压稳定误差为0.33%. 研究成果表明采用水液压驱动软体机器人可提高其性能.     

活塞泵增压系统动态特性研究

为了获得活塞泵增压系统起动特性和工作特性,基于AMESim仿真平台建立了仿真模型.对活塞泵增压系统起动过程和稳态工作过程进行了仿真,给出了不同部位压力变化情况,以及蓄压器对泵出口压力的影响、流量对泵工作频率的影响.结果表明活塞泵增压系统起动迅速,工作过程中能够维持较高的泵出口压力.实际试验中增压系统参数变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真方法和仿真模型的正确性。