缓冲器卡滞特性工程估算方法研究

以某型无人机右侧主起落架为研究对象,分析了缓冲支柱受载全过程的卡滞发生原理,建立了卡滞特性工程估算方法流程,应用经典库伦+静摩擦模型建立了包含轴套摩擦力和密封装置摩擦力的模型,估算了该型无人机在着陆工况下和地面操纵工况下的临界摩擦系数,并进行卡滞特性校核,发现偏航着陆工况易发生卡滞现象,采用增大轴套初始间距的方法进行优化设计,消除了卡滞现象.     

一种新型大流量数字阀

大流量开关阀一般采用多级先导结构,体积、质量较大,且先导流量和零位泄漏较大,为此提出了基于二维螺旋伺服结构的一体化大流量开关阀.该大流量数字开关阀利用螺旋伺服结构通过液压力将阀芯的旋转运动转换为阀芯的轴向运动,实现二级液压功率放大,无需另外配置先导阀.在分析大流量数字开关阀工作原理的基础上,利用流体动力学理论建立其数学模型;在MATLAB平台上采用龙格库塔数值算法编制仿真程序,进行理论分析;最后建立实验平台对理论分析结果进行验证.理论和实验结果表明:新型大流量数字开关阀具有良好的流量特性和良好的动态特性,阀芯位移2.7mm的时间约17ms.工作压力为3MPa、阀芯位移为0.25mm时,流量达到123.3L/min;工作压力为7 MPa、阀芯位移为0.2mm时,流量达到106.9L/min.     

2D数字压力阀

2D数字压力阀是采用阀芯的双运动自由度设计的导控型压力阀。该阀由阻尼管型的液压桥路和旋转自由度构成阀的导控级 ,控制着一个阀腔的压力 ,该压力与反馈到另一个阀腔的压力进行比较 ,所产生的不平衡力驱动阀芯线性运动从而改变阀口的大小 ,使的阀的出口压力与液压桥路的输出压力保持定值比例关系 ,并且不随阀口输出流量的变化而变化。阀芯的旋转运动由数字接口驱动 ,该数字接口由执行元件——步进电动机及数字阀控制器组成。控制器的核心部分为跟踪算法 ,该算法可以使步进电动机的输出角位移连续可控 ,这样可以同时保证阀的响应速度和控制精度     

微尺度油膜动密封研究

为了研究液压阀流体域内压力、速度及密封间隙对运动副密封性能的影响,本文建立了液压阀某运动副模型,基于有限元方法对于高性能旋转动密封运动副进行了数值仿真与计算。结果表明:压力值从油膜的微尺度间隙处到运动副中间处呈衰减变化,到运动副中间压力达到最小,压力变大时,泄漏量增加。受黏性摩擦力的影响,随缝隙值的增加,速度出现先变小后增大的趋势,随着缝隙值逐步增大,流经横截面的流体平均流速增大,泄漏量增大。阀芯与阀套间油膜的最优厚度取值与泄漏和摩擦所造成的总功率损失有关。     

压力跟踪阀建模、仿真与试验研究

在应用减振技术的大型液压装备中常常需要实现弹性元件内压力对执行器内压力的跟踪,以保证弹性元件与执行器接通时系统的平稳.为了简易、安全并可靠的实现这一功能,设计了一种压力跟踪阀,建立相应的数学模型及AMESim仿真模型.对阀的反馈环节进行分析并考察阀芯作用面积、阀口开度和阻尼器阻尼对阀动、静态特性的影响.当阀芯直径为16mm、阻尼孔直径为1mm且为零开口阀时,压力跟踪阀具有较好的动、静态特性.搭建相关试验台进行试验验证,结果表明:压力跟踪阀可以较好地实现压力跟踪功能,压力跟踪误差可控制在0.1MPa左右且压力跟踪稳定.应用了压力跟踪阀的系统可以有效的实现弹性元件与执行器之间的平稳切换.     

纯水比例溢流阀控制特性与补偿方法的研究

为了改善纯水比例阀的静动态控制性能,以TIEFENBACH的PDBV型三级座式纯水比例溢流阀为对象,研究阀的控制特性与补偿方法.阀的结构分析和静态比例调节特性试验表明,阀的开环静态特性滞环和死区大,线性可控性差;直接闭环控制的稳定性差,极易产生入口压力振荡.根据阀的开环静态特性试验结果,基于线性拟合建立了分段线性化的迟滞逆模型,并用于阀的前馈控制回路.阀控制特性的补偿效果试验结果表明:阀的前馈静态迟滞补偿大大减小了滞环和死区,提高了线性度,但是在正阶跃响应下易产生大幅超调和压力冲击.在直接前馈补偿中加入单边脉冲反馈的控制方式,可以基本消除超调现象.迟滞补偿对阀的非线性的有效改善,提高阀的控制性能,进一步扩大了水液压比例压力控制技术的应用.     

基于回油液阻的压力伺服阀啸叫分析

对压力伺服阀的啸叫问题进行仿真与试验分析,验证了滑阀级回油液阻增大会引起伺服阀啸叫. 基于机电系统分析软件AMESim建立压力伺服阀完整的仿真模型,对比分析仿真与试验的动静态特性曲线,验证仿真模型的正确性. 分析滑阀级不同的回油液阻对衔铁组件中弹簧管振荡幅值的影响;剖析产生自激振荡的条件和本质原因;探究伺服阀内部振荡的传递路径. 研究发现,伺服阀滑阀级回油液阻的变化,会引起力矩马达衔铁组件的自激振荡,通过合理优化滑阀阀芯回油间隙可以避免这部分伺服阀振荡啸叫;通过增大滑阀至喷嘴腔容积也可以切断振荡传递以消除伺服阀振荡啸叫.     

一类含有滞回故障非线性系统Backstepping变结构控制

为解决执行器发生未知故障情况下不确定非线性系统的控制问题,采用一种自适应Backstepping变结构控制方法,建立了包括滞回非线性和失效、卡死等故障类型的非线性执行器模型.通过径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逼近系统中的未知非线性函数项,神经网络参数根据自适应律实时调整,保证了逼近效果.结合动态面控制,避免了Backstepping控制中的计算复杂性问题.引入的自适应补偿项消除了系统建模误差和不确定干扰的影响,理论分析证明了闭环系统半全局一致最终有界,仿真结果验证了该方法的有效性.     

致密气藏束缚水分布规律及含气饱和度研究

油气藏储层含气(油)饱和度是储量计算、储层评价及制定合理开发方案的关键参数之一.针对致密砂岩气藏孔喉细微、毛管力和束缚水饱和度较高的特点,经气水离心实验优选认为,2.07 MPa是致密砂岩气藏岩样的合适离心力,传统使用的0.69 MPa及适合于低渗油藏的1.38 MPa离心力均不适用于致密气藏.结合毛管压力方程,计算得到致密砂岩气藏储层有效渗流喉道半径下限为0.07μm.结合低磁场核磁共振弛豫谱技术,发现致密气藏束缚水并不完全分布在微孔隙中,被小喉道所控制的较大孔隙中仍含有约16.39%的束缚水,这与该类储层喉道半径较小、孔喉半径较大有关.与密闭取心岩样核磁共振实验结果对比表明,优选离心力2.07 MPa的离心实验结果与气藏原始状态束缚水分布规律及原始含气饱和度具有很好的一致性.致密气藏束缚水饱和度较高,初始含气饱和度仅为26.76%.     

1000MW水轮发电机不对称运行时阻尼条涡流损耗计算分析

针对大型水轮发电机不对称运行时阻尼条易熔断的现象,在建立电机二维电磁场-电路-运动耦合时步有限元模型的基础上,对一台1000MW水轮发电机不对称运行时阻尼条涡流损耗进行深入研究.全面考虑了定子开槽、磁极转动以及定子电流等因素对阻尼条涡流损耗的影响,准确计算出不同运行工况下一个磁极内各根阻尼条涡流损耗,分析其变化规律,并在此基础上讨论了阻尼系统连接方式、阻尼条半径、阻尼条材料对阻尼条涡流损耗的影响.研究结果表明,不对称运行时,沿旋转方向最后一根阻尼条涡流损耗最大,阻尼系统结构参数对阻尼条中涡流损耗分布有较大影响.     

实际滑阀动态方程的建立与分析

是在考虑阀芯与阀套间存在偏心间隙以及牛顿摩擦力对阀芯型腔小径产生作用的条件下,运用液压流体力学中Poiseuille流与Couette流的概念、牛顿摩擦定律和微分方程的理论,推导、建立并分析了滑阀的动态方程。     

New Dead-zone Compensation Approach for Proportional Flow Valve

新的比例流量阀死区补偿方法

吴强,吉星宇,王鹤,郝慧敏,黄家海

（太原理工大学 机械与运载工程学院,太原 030024）

创新点说明：

对于没有位移传感器的电液比例流量阀存在的死区问题,提出了基于阀口压差的死区补偿方法,并针对不同的压差工况,提出修正系数优化补偿方案。

中文说明：

针对无阀芯位移传感器的电液比例流量阀面临的死区问题,常规的死区补偿方法效果十分有限,为解决这一问题,提出一种新的死区补偿方法。首先对电液比例流量阀结构和死区模型进行了描述,提出了基于阀口压差的死区补偿方法;其次,利用Matlab/Simulink软件建立了死区补偿模型,对比分析了不同压差条件下死区补偿方法的有效性;最后,搭建了由补偿器、NI数据采集仪、电液比例流量阀等组成的试验台,对比分析了仿真和实验的补偿结果以及负载、温度等因素对死区的影响。研究结果表明,压差是影响死区范围的一个重要因素,死区范围随着压差的增大而减小,所提死区补偿方法可将无阀芯位移传感器比例流量阀的死区范围减小到3.5%;针对阀口压差变化所导致的补偿精度降低的问题,提出了补偿系数修正补偿曲线以达到期望效果,并有效避免了由压差引起的过补偿现象。此外,实验论证了温度对死区范围影响很小,补偿器在不同温度、负载条件下依然可以正常工作。因此可得如下结论：本文提出的基于阀口压差的死区补偿方案,在5Mpa和1Mpa工况下,可以将死区减小到3.5%,针对不同温度、负载工况下实际补偿效果的分析,验证了该补偿方法的有效性。但是,关于负载对于死区范围的影响,本文并没有做相关探索,在后续研究中将予以讨论。

关键词：比例流量阀、流量死区、死区补偿、压差

     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

动态流量平衡阀结构优化与验证

针对动态流量平衡阀流量控制精度较低问题,依据孔板流量和同心环状缝隙流方程,初步设计阀芯开孔型线,提出压差补偿系数因子修正法对现有的型线公式进行了优化修正,基于大涡模拟(LES)湍流模型,数值模拟研究了优化前后动态流量平衡阀的流量控制精度和流量精度误差,对比分析阀芯开孔型线对阀内压力脉动强度的影响规律,并搭建流量测试试验...     

压电陶瓷驱动精密流量阀的设计与建模

设计了一种精密流量阀,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯并控制其位移.在流量阀的减压出口处安装了金属橡胶,以消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象.设计了流量阀的结构,通过分析流经阀芯节流口以及金属橡胶的流体流量特性,基于节流阀芯的力平衡方程,建立了压电陶瓷驱动精密流量阀的电压 流量理论模型.在流量阀出口安装微压力/流量传感器并与控制器组成闭环控制系统,使得该流量阀具有自适应精密减压阀的功能.将减压阀与流量阀串联组合,可以实现对流体的精密减压与流量控制.多个相同的串联组合阀并联后具有数字比例调节阀的功能,在一定范围内可以实现对出口压力、流量的连续调节与控制.将该精密流量阀作为先导控制阀并与流量阀组合,成为具有高频响特性的精密大流量伺服阀.     

一种液性塑料的薄壁类零件磨削夹具的设计

为提高薄壁类零件外圆磨削的加工精度,利用液性塑料设计了一种薄壁类零件磨削夹具.对该液性塑料的外圆磨削夹具进行理论分析表明,薄壁套对薄壁类零件产生的径向膨胀应力(25.22 MPa)能够克服薄壁类零件外圆磨削所产生的摩擦力(200 N).利用Workbench软件对薄壁套的变形进行有限元分析表明,密封腔液性塑料的压强达到7.44 MPa时,液性塑料对薄壁套的外表面可产生101.78 MPa的径向膨胀应力.通过对套阀阀芯进行仿真和对螺塞拧紧力矩进行理论计算表明,拧紧螺塞所需的拧紧力矩为2.58 N·m,套阀阀芯的最大变形为0.002 1 mm,最大应力为25.22 MPa,最大应变为0.000 13 mm.对夹具进行可靠性分析表明,其应力可靠度为100%.以上结果表明,本文设计的基于液性塑料薄壁类零件磨削夹具安全可靠,可用于磨削加工薄壁类零件.     

带U形节流槽的滑阀稳态液动力研究

摘要: 传统液动力理论计算公式难以准确预测带U形节流槽滑阀的稳态液动力,针对该问题以多路阀为测试对象,搭建高精度液动力测试平台,试验获得不同流动方向下的稳态液动力和阀口压力、流量特性,并用计算流体力学（CFD）对阀内流场进行了仿真.试验和仿真数据表明,带U形节流槽的滑阀的稳态液动力在单向流出流入和在双向进出油情况下均会出现负值,即使阀口趋于打开;三位六通阀双向进出油稳态液动力值与单向流出流入稳态液动力耦合值基本一致;仿真所得稳态液动力值和压差值与试验值吻合良好.     

直动式顺序阀的启闭特性及其结构参数

本文主要研究直动式顺序阀的启闭特性与阀的结构参数的关系。减小作用于阀芯上的液压卡紧摩接力,有利于提高阀的启闭特性。在大流量阀中,作用于主阀芯上的稳态轴向液动力对选择控制柱塞直径有显著影响。文中介绍按启闭特性要求确定控制柱塞直径和调压弹簧刚度的方法.