音圈电机直驱阀的神经网络PID控制

音圈电机直驱阀是一种新型的直驱阀,结构上采用音圈电机直接驱动阀芯,针对液动力负载扰动对直驱阀的稳态、动态性能的影响,以及经典PID控制所存在的不足,在建立音圈电机直驱阀数学模型的基础上,建立神经网络PID控制。利用神经网络PID在线学习功能,对直驱阀的位置进行自适应补偿。仿真结果表明,在相同的扰动环境下,神经网络控制策略具有比经典PID控制器更好的抗干扰性和鲁棒性,具有更好的效率和自适应能力,而且无超调,这对音圈电机直驱阀的性能改善有很大的帮助。     

水压球阀在不同阀口形式下的流体作用力研究

针对水液压直驱球阀,研究了球阀的阀座上是否存在倒角的2种不同阀口形式对阀芯所受稳态流体作用力特性的影响;采用基于COMSOL Multiphysics的CFD仿真的方法,分别对2种阀口形式下,阀芯在不同阀口开度、不同进出口压差下所受稳态流体作用力进行了数值求解,并对比了2种阀口形式下的通流流量大小,最后,对仿真结果进行了网格无关性验证。结果表明,阀口形式不同时,阀芯所受的稳态流体作用力的大小和方向不同,阀口的通流流量不同;网格无关性验证仿真结果是可信的,此研究可用于指导直驱球阀的结构优化设计。     

音圈电机直驱高速开关阀动态特性研究

为满足水下作业设备的小型化和环境相容性的要求,针对国内水压环境下高速开关阀研究较少的现状,提出了一种音圈电机直驱高速开关阀。通过建立音圈电机直驱高速开关阀的一系列相关动态模型,采取AMESim批处理方法和遗传算法分别对比分析高速开关阀主要结构的单参数与多参数变化对其动态特性的影响,从而实现结构的优化,提高其动态性能。结果表明,基于遗传算法多参数影响关系得到的音圈电机直驱高速开关阀主要结构参数的变化趋势与单参数优化结果基本一致;而且经过多参数优化提高了音圈电机直驱高速开关阀动态性能,缩短了响应时间。     

V型球阀阀芯的设计优化

为了解决V型球阀在相对较小开度下等百分比特性较差的问题,首次提出了一套对V型球阀阀芯的设计优化流程。该流程采用数值模拟、样本均值评估及面积平均等效法来计算DN50V型球阀阀芯等百比特性系数RQ,并用实验来验证流程的合理性,进一步推广到其他型号的球阀中。结果表明,原始DN50V型球阀阀芯在开度28.6%到7.1%区域不符合等百比特性,经优化设计后球阀阀芯的等百比特性系数RQ得到了有效改善,提升水平接近一倍多,并且通过试验测量所得等百比特性系数超出优化设计结果;进一步在DN80V型球阀阀芯中进行推广,可知这种优化设计方法具有普遍适用性;V型球阀阀芯设计优化方法效率高、数值可靠,能够提升阀芯流量控制水平,提高阀芯设计能力。     

用于结晶器振动的电液控制步进液压缸研究

根据结晶器振动以重力为主以交变惯性力为辅的负载特性,步进液压缸采用单出头大速比液压 油缸,有杆腔直接供高压、无杆腔压力伺服调节,三通伺服阀控制的技术方案.通过步进电机驱动滚珠丝杠旋转并带动螺母和伺服阀阀芯上下直线运动,步进液压缸的活塞轴跟随伺服阀阀芯上下运动.     

基于AMESim的阀芯回转式液压激振器的动态特性研究

针对传统液压激振器频率及负载难以提高的问题,提出一种阀芯回转式液压激振器。介绍了阀芯回转式液压激振器系统组成及工作原理,建立系统数学模型,利用AMESim软件对系统进行仿真分析,得到不同阀芯转速、供油压力、负载下系统的动态特性。结果表明:改变电机转速、供油压力,即可对激振器的振幅幅值、速度、加速度、激振力进行控制;负载的大小对该激振器整体性能影响较小。通过对该激振系统的仿真研究,为设计高负载高频率的液压激振器提供了理论依据。     

不同开度下球阀磨损性能分析

球阀在操作过程中,不同阀芯开度会影响介质的流速,进而影响壁面的磨损速率.建立球阀结构简化模型,设置不同的阀芯开度,对壁面磨损速率和内部介质流速进行数值模拟计算,得到不同阀芯开度下球阀壁面磨损速率分布图和内部介质流速矢量分布图.通过分析确认,随着阀芯开度的不断增大,球阀壁面磨损速率和内部介质流速相继减慢,壁面磨损区域发生变化,磨损面形状由带状变为点状和块状.分析结果对球阀的设计与使用具有参考价值.     

水液压节流阀精细调节阀口设计与仿真分析

传统水液压节流阀阀口形式多为球阀式和锥阀式,具有良好的阀口密封性,但其存在着流量分辨率低和阀口特性线性度差等缺点。设计了一种新的非全周开口滑阀阀芯,其阀口形式由该非全周开口滑阀阀芯和空心圆柱阀套构成,具有阀芯行程大的特点。该研究进行了CFD仿真分析,结果显示,非全周开口的阀口形式保证了高线性度的阀口特性,阀芯行程的增大提高了阀口的流量分辨率,该阀口形式能够适应水液压传动系统高精度控制的应用需求。     

某超高压电磁球阀流场特性分析

目前高速高压是液压系统的发展方向之一,其中液压元件的超高压化在提升液压系统功重比的同时,也会带来一系列新的问题。针对某超高压电磁球阀流量及阀芯受力情况难以测量的问题,建立物理模型,采用CFD方法对电磁阀开启过程进行仿真。通过流场的有限元分析,得到阀芯所受液压力、流量随阀口开度的变化曲线及压力、速度变化云图,进一步分析了阀口流量饱和特性,并结合分析结果对电磁球阀流道结构的进一步优化设计提出理论支持。     

波浪能液压系统单向阀优化分析

针对波浪能液压系统自吸回路单向阀需要加压开启或内部无序流动的问题,提出了零重力无压开启策略。通过对比分析单向直通阀不同阀芯形式的优缺点,说明了球阀的可行性。为提升球阀的流动特性,优化单向阀的弹簧力与阀芯重力差,实现吸油回路阀芯的零重力和无压开启,结合液压回路短程设计,改善了液压系统效率。通过实验室在不同流量下的效率测试和海试运行的状态,结果显示该方案具有可行性,不仅减小了沿程损失,也保证了工程化的安全性。     

基于动网格的液压锥阀动态特性研究

采用动网格技术建立了液压锥阀动态特性分析的三维数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。分析了不同弹簧刚度下,液压锥阀开启过程流量和瞬态液动力的变化情况;对比了仿真得到的稳态流量、稳态液动力与理论计算结果,仿真值与理论值较吻合;得到了弹簧刚度对液压锥阀开启过程中阀芯位移、速度以及加速度的影响规律。仿真结论可以为液压锥阀的设计及优化提供依据。     

π桥电液比例溢流阀负载特性

设计一种以G型π桥液阻网络为先导控制回路的新型电液比例溢流阀,分析该阀的工作原理,确定该阀的结构及设计参数。建立由π桥电液比例溢流阀液阻的流量压力方程和阀芯力平衡方程构成的稳态特性方程组,通过对稳态特性方程组的线性化处理,得到表述π桥电液比例溢流阀稳态流量压力特性的解析表达式,并由此推导出该阀在理论上实现调压偏差为零的参数表达式,为该阀的参数设计提供正确的计算方法。用数值计算方法计算液阻参数不同时的π桥电液比例溢流阀负载特性。研制π桥电液比例溢流阀样机,完成该样机在不同液阻参数条件下的稳态特性试验。试验与理论研究结果表明,π桥电液比例溢流阀具有比传统电液比例溢流阀更好的负载 特性。     

基于CFD的液压锥阀开启过程流固耦合分析

液压锥阀广泛应用于液压系统的流量、方向控制当中,其开启过程的性能尤为重要。基于动网格技术和流固耦合理论,建立了液压锥阀开启过程的三维流固耦合数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。得到了液压锥阀阀芯的运动情况,对比了阀芯稳态位移仿真值和理论值,仿真值与理论值较吻合;在此基础上,得到了液压锥阀开启过程瞬时的流场、阀芯应力分布规律,并分析了阀芯所受应力集中区域应力数值随时间的变化情况,为液压锥阀的设计及优化提供了依据。     

水压锥阀流场的CFD计算与分析

建立了水压锥阀的几何模型和数学模型,利用Fluent软件对其内部运动流场进行了CFD解析,解析结果以可视的速度场和压力场分布给出,并对计算结果进行了分析。由分析结果可知：随着锥阀开度的增大,入口速度逐渐增大,流量相应增加。出口压力不变,随着入口压力变大,阀腔负压增大,增大出口压力有助于减小负压．消除气蚀和不稳定。     

EXPERIMENTAL STUDY OF EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE FLOW CHARACTERISTICS OF WATER HYDRAULIC THROTTLE

Experimental investigations are made on the effects of operating conditions on the flow characteristics of throttle when tap water is used as the working media. The researched throttles include cone poppet valve, ball valve, disc valve and dumping orifice. Operating condition includes poppet lift, working media, back pressure, medium temperature, etc. Because the vapourous pressure of water is much higher than that of oil, cavitation is easier to occur in water hydraulic elements and systems, so the effects of operating conditions on the cavitation characteristics of throttle are also researched.     

A hybrid of surrogate model and MIGA method for optimization and compensation of steady-state flow force on water hydraulic HSV

In this research, a hybrid of surrogate model and Multi-island genetic algorithm (MIGA) is proposed for optimization and compensation of steady-state flow force on water hydraulic high-speed on-off valve (HSV) driven by voice coil motor. Firstly, a dynamic model on the spool of HSV is established, and the effects of spool displacement, spool half-cone angle, valve stem diameter and inlet pressure on the steady-state flow force of HSV are analyzed through the CFD simulation. Secondly, a quadratic response surface model is set up based on design of experiment (DOE) to analyze interactions of key parameters on steady-state flow force. MIGA is proposed to optimise the structural parameters of HSV, and the optimization results are analyzed and verified by CFD simulations. Simulation results demonstrate that the steady-state flow force is reduced significantly. Finally, the steady-state flow force in the optimized structure of HSV is also verified experimentally. The experiment results exhibit that the optimized spool can compensate about 71% for the steady-state flow force, then reduce about 15% the energy consumption of HSV. This research will provide the guide for the design and engineering application of HSV.     

不同阀芯颈部直径对液压锥阀阀芯作用力的影响研究

采用软件I-deas建立液压锥阀三维模型并对网格进行划分,运用CFD方法对液压锥阀进行解析,得到阀芯颈部直径对液压锥阀阀芯作用力的影响规律。其结果表明:在阀口开度大小相同的情况下,液压锥阀的阀芯颈部直径变化对阀芯作用力及稳态液动力的影响很小。     

基于CFD的液压锥阀阀芯启闭过程的液动力分析

液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一.文中采用动网格技术,利用UDF功能给定阀芯不同的运动速度,仿真研究了不同阀芯速度以及不同边界条件的锥阀阀内的流场,分析了插装型锥阀在开启和闭合工作过程中不同的边界条件下阀芯所受的液动力.所进行的研究工作对于系统建模分析和锥阀液动力的补偿研究提供了依据.     

船舶调桨液压系统大流量锁止阀设计与分析

针对某型船舶大流量调距桨液压系统,设计了大流量锁止阀以满足调距桨桨距调节与保持的需要。基于液压仿真和模拟试验的理念,建立锁止阀和调距桨液压系统的仿真模型, 在仿真系统中对锁止阀的各项性能进行模拟测试,分析工作流量、阀芯开口量、控制活塞直径和质量以及液体摩擦力对锁止阀启闭特性的影响,为大流量锁止阀的优化设计提供了理论依据。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。