液压破碎锤活塞横裂机理分析与工艺优化

针对破碎锤中的活塞横裂现象,分析了活塞产生横裂的机理,并提出了一种新的活塞热处理制造工艺。采用硬度计和金相组织显微镜对活塞材料进行分析,得出发生活塞横裂故障部位的材料成分和金相组织符合设计要求,而硬度和硬化层深度低于设计要求。利用ANSYS求解活塞“卡死”情况下的最大应力为1229.8 MPa,超出材料的屈服极限850 MPa,最大应力的位置在活塞横裂处;利用Fluent求解活塞所受的径向不平衡力,在活塞的回油槽中受到的最大径向力为3408 N,最小径向力为10 N,在活塞的进油槽中,最大径向力为15675 N,最小径向力为73 N。结果表明,活塞在径向不平衡力作用下形成的“卡死”现象是活塞发生横裂的主要原因。提出延长活塞的渗碳时间、增加活塞在热处理过程中的校直次数等热处理新工艺,经耐久实验验证,所提工艺可以有效解决活塞横裂问题。

基于有限元和RBF神经网络的液压支架前连杆疲劳寿命预测

针对工程应用中液压支架前连杆疲劳寿命预测的需求,提出了一种基于RBF神经网络的疲劳寿命预测方法,选取5个关键设计参数为输入量,以前连杆疲劳寿命为目标函数建立了疲劳寿命预估模型。首先,运用有限元分析获得前连杆的疲劳寿命,再通过优化拉丁采样的方法获得训练样本点,并以此建立前连杆疲劳寿命的RBF神经网络预估模型,通过优化RBF神经网络的目标值和扩散值提高模型的预估精度。结果表明:优化后的前连杆疲劳寿命预估模型计算结果与测试样本点拟合精度较高,平均相对误差为6.72%,满足工程目标,适当增加训练样本点的数量有利于进一步提高疲劳寿命的预估精度。

液压系统管路接头密封性能改进

针对某特种车液压系统管路接头渗漏问题开展了深入研究,分析了接头渗漏的机理,制定了适宜于该液压系统的接头改进方案,设计了新型接头。通过试验,验证了新型接头的高低温、振动等工况下的密封性能,最后应用到了实车上,验证了该方案的可行性,得到了较为满意的结果。

水下液压机械臂主被动柔顺控制系统设计与验证

水下液压机械臂是用于水下特种作业的重要装备。目前控制液压机械臂进行水下作业时主要基于视觉反馈来确定作业位置,由于摄像头畸变、水流干扰等存在多种作业误差,容易在抓取、定位等作业时产生卡滞、楔紧等问题,严重影响作业效率和安全性。对此,提出了一种面向水下液压机械臂的主被动柔顺控制方法。通过末端夹具设计,补偿定位误差和偏转误差,实现被动柔顺;基于虚拟解耦控制方法建立精确位置控制器,结合接触力观测器和变阻抗控制,实现主动柔顺。实验验证了主被动柔顺控制的有效性,为水下液压机械臂的安全柔顺控制作业提供了参考。

径向磁液轴承定子温升及热变形研究

提出一种新型的磁液轴承,以电磁悬浮支承为主、静压支承为辅,实现双重支承,并可以实时调控。通过建立磁液轴承的有限元分析模型,对其进行流-固-热耦合求解,得到轴承的流场、温度、应力及应变分布云图。通过调整轴承系统的结构参数(进油孔直径和线圈匝数)及运行参数(输入电流、进油流量、转子转速)分别进行有限元建模,利用ANSYS软件进行仿真分析,求解不同参数对轴承温升及定子热变形的影响规律。结果表明:流体造成的压力在进油孔内最高为1 MPa,流体在油膜处流速最高为0.8 m/s;轴承定子温度分布对称,有利于散热。研究结果为磁液轴承系统的优化设计提供理论依据。

基于虚拟现实技术的杯盖装配智能生产线设计

为解决传统机械自动化设计周期长、效率低、成本高等困境,将虚拟现实技术与传统设计相结合,提高传统设计的效率和数字化。以某企业的保温杯的杯盖装配自动化生产线设计为案例,分析虚拟现实技术与机械自动化设计的融合方法和路径。首先将虚拟现实技术应用到机械设计的模型构建上,并对机械零件装配的仿真模拟,模拟其在虚拟环境中的运动,明确机械零件的运动轨迹,记录机械零件运动时的坐标,保障虚拟装配的准确性;其次利用虚拟现实技术实现虚拟装配,实现机械零件在虚拟环境中的拆装展示,支持设计人员与虚拟环境的交互。利用虚拟现实技术,实现了对杯盖装配自动生产线的设计,使设计真能够更清楚地了解到产品设计的效果,不仅降低了开发生产线所需的成本,而且减少了复杂的生产线物理模型,测试生产线所需的场地维护费用也随之降低。同时大幅缩短了生产线设计时间,使产品快速、高效地投向市场。

“9”字腔锁模的1.5µm高重频飞秒光纤激光器

高重频飞秒激光在医疗、成像、微波产生、微纳加工等领域有着重要应用。随着技术的发展,人们对1.5µm飞秒激光器的重复频率、光谱、脉宽、稳定性等也提出了更高的要求。为了得到高重复频率、宽光谱、窄脉冲、高稳定性的1.5µm飞秒光纤激光器,设计了一种基于“9”字腔锁模的1560 nm高重频飞秒光纤激光器,利用Semi-wdm和自主设计的双波片架等机械器件,搭建并实现347.4 MHz高重复频率脉冲序列输出,在2100 mA 980 nm泵浦下实现锁模自启动。锁模激光中心波长为1560 nm,光谱半高全宽度最宽为42 nm,激光脉宽最窄可以到58 fs,功率最高可到96.4 mW,单脉冲能量大于0.277 nJ。在光斑分析仪上测到,激光光斑圆度整体优于90%,具有优良的光束质量。输出的脉冲激光,偏振消光比大于25 dB。经测试,激光器具有良好的锁模自启动特性和稳定性,为以后在激光医疗、光学频率梳、成像等应用提供了可能。

ABS系统多路况下液压制动性能研究

ABS制动系统是保障汽车安全性能的重要部分,针对制动系统在制动过程中的非线性和时变性等问题,进行了汽车ABS控制策略对比研究。对直线制动过程进行研究分析,基于AMESim建立了单轮的防抱死液压系统,利用Simulink建立单车轮动力学模型,并采用以滑移率误差及变化率为输入的模糊PID控制策略和以制动力矩变化率为输入的自寻优控制策略。两种控制策略分别在单一干路面、湿路面和制动后1.5 s湿路面突变成干路面多路况,以车速为90 km/h进行ABS制动仿真,将制动结果进行对比。结果表明,模糊PID与自寻优两种控制方法能在制动过程中防止车轮抱死,自寻优控制方法不仅制动时间更短,而且能更好应对路况突变,验证了自寻优控制具有更强的鲁棒性和更佳的制动效果。

基于内模的电液位置力复合阻抗控制策略

在液压机、矫直机等液压成型机械设备中,常常需要对工作机构的位置和压力同时控制。由于电液伺服系统位置控制和力控制在机理上不同,位置控制和力控制切换时会产生冲击,阻抗控制是实现其平滑切换的一种有效方法。考虑电液力伺服系统强非线性、参数时变等特性,提出了一种基于力内模的阻抗控制策略,在推导阀控缸力数学模型的基础上,设计了力内模控制器。该控制策略实现了位置和力的平滑切换,且力控制的动态响应性能好,鲁棒性强。

基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化.利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能.为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证.结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器.

泵阀并联驱动回路位置压力复合控制策略研究

电液伺服系统的实际应用场合需要同时控制位置和压力,如滚切剪、矫直机、液压机等成型机械。传统阀控系统响应快、精度高,能效低,传统泵控系统响应慢、精度低,能效高。本文将兼顾性能和效能的泵阀并联驱动回路应用于位置压力复合控制系统,针对位置控制和压力控制切换过程中存在冲击现象,提出一种阻抗控制方案,该方案以位置控制为内环、以压力控制为外环。仿真表明该方案消除了位置和压力切换过程的冲击,实现了位置和压力的同时控制,在不同负载下,对于不同期望压力与期望位置,均有良好的控制性能。

提升机系统动态特性的仿真分析

为进一步解决提升系统在紧急制动的可靠性和安全性,减少对系统造成冲击的问题,以永磁内装式矿井提升机为研究对象,在对其基本结构分析的基础上,基于Simulation X软件构建了液压制动系统仿真模型,并通过现场试验验证了模型的准确性。最后,对不同制动减速度对提升机紧急制动过程中电磁转矩、制动转矩以及钢丝绳张力的影响进行仿真分析,为实践生产中制定合理的紧急制动策略奠定理论基础。

海底环境模拟三轴加压系统的设计与分析

为实现海底沉积物在原位环境的模拟测量,设计海底环境模拟三轴加压系统。通过围压、反压、轴压3个加压单元,组合实现模拟海底沉积物所受的水深压力和埋深压力。建立液压加压单元的数学模型,通过水介质的割线体积弹性模量方程得出不同条件下水的体积弹性模量,研究不同温度、压力和海水盐度对加压系统加压性能的影响。经过分析与测试得出:每1℃温度变化、每1 MPa压力变化、每1‰盐度变化对加压系统加压效果的影响分别为0.36%、0.14%、0.21%;通过模拟环境波动引发水的体积弹性模量变化,导致测试仓产生0.6 MPa压力扰动变化,系统自动恢复稳定状态的调节时间不超过5 s。实验表明系统的超调量小于0.05 MPa,1~10 MPa的保压10 min内测试压力波动不超过±0.005 MPa。系统的压力控制特性和抗干扰性好,满足测量要求。

新能源汽车液压制动与再生制动协调研究

新能源汽车具有再生制动的优势,通过协调分配再生制动与液压制动,能够实现能量回收。由于车速降低,再生制动的退出会导致总制动力矩降低,此时需要进行液压制动力矩补充,以维持总制动力矩平衡。在进行液压制动力矩补充的标定过程中,由于摩擦片的温度敏感性,选择合适的标定工况程序以覆盖更多的用户工况来达成总制动力矩平衡、减少总制动力矩波动,是评价协调再生制动系统标定的重要内容,这对汽车制动平顺性也至关重要。因此,主要研究再生制动控制策略和再生制动力矩与液压制动力矩协调。

油温对液压减振器流体特性的影响

为适应液压设备动力机构运行于极端工况环境的可靠性与安全性要求,设计了一种可以测试液压孔口与缝隙高低温流体动力性能的测试系统。研究结果表明:在30℃温度下,HM46材料在各类减振器中Cd参数表现出一定程度偏差,当温度升高到80℃时形成了更小的差异性;随着减振器长径比增大后,Cd呈现持续降低,引起通流能力减弱的情况。可以将本文结果作为液压元件处于不同温度区间中的动态性能分析依据。该研究有助于提高冶金坯料在锻机下的成形速度,进而获得高性能的试样,为后续冶金材料的制备奠定基础。

工程机械液压系统的清洁度控制研究

工程机械液压系统性能稳定与否直接影响着工程机械设备的运行效率和寿命。然而,液压系统中的液体往往会受到各种杂质和污染物的影响,导致系统运行不稳定、零部件损坏等问题。传统清洁度控制方法存在效率低、成本高等缺陷,无法满足现代工程对高效清洁度控制的需求,需要针对性更强的清洁度控制技术和方法。文章针对工程机械液压系统的清洁度控制方式展开详细分析,为进一步提高清洁效果,强化系统运行质量提供积极支持。

350 MN挤压机液压管道冲洗技术研究与应用

介绍了350 MN挤压机液压系统特点和管道清洁要求。从设备、工艺方法、消耗材料、成本和工期等方面对几种管道清洁方案进行了对比研究。根据350 MN挤压机液压系统管道设计特点,兼顾施工周期和质量,确定了最终清洁方案并加以实施和验证。

自走式三七联合收获机液压系统设计与试验研究

针对丘陵山区三七收获劳动强度大、效率低及成本高等问题,开展自走式三七联合收获机液压系统研究。首先,对整机关键工作部件的液压系统进行理论分析、计算与设计,完成了液压元件选型。然后,利用AMESim软件建立液压系统仿真模型,开展各液压元件工作状态仿真分析,验证了液压系统设计方案的可行性。最后,制造样机并开展田间试验,完成了对整机液压系统工作性能的测试。试验结果显示:驱动一级升运链、振动轮、二级升运链与提升装置的液压马达的平均转速偏差分别为1.15%,2.05%,5.10%,4.09%;升降、倾角调节与倾卸液压缸的平均收回同步偏差率分别为0.63%,1.16%,0.62%,平均收回锁止偏差率分别为0.34%,0.66%,0.33%;倾卸液压缸的平均伸出同步偏差率与平均伸出锁止偏差率分别为0.56%,0.30%。结果表明,所设计的液压系统满足自走式三七联合收获机的作业要求,可为丘陵山区根茎类联合收获机液压系统的设计提供理论基础与参考。

教学型磨床液压站实验装置设计与控制

设计了一套模拟平面磨床液压站的实验装置,主要由液压站本体和PLC控制系统组成,可以实现磨床平台移动、举升滑移和自动润滑等功能,液压系统引入了比例压力阀和比例溢流调速阀,通以触摸屏作为人机交互界面,可进行磨床移动平台的压力和速度设置。基于液压比例控制技术的磨床液压站控制在机电液控制技术领域具有很好的代表性,将其引入到学生的专业教学中是一个很好的选择。该装置综合了液压系统设计、电控电路和PLC程序设计等专业技术。开发了配套实验项目,对于培养学生综合应用专业技术和实践创新能力具有实质性意义,满足新工科创新型卓越工程师的培养需求。

基于Matlab的双喷嘴挡板阀检测仿真

通过对双喷嘴挡板阀的压力-流量分析,计算阀门的系统参数,在Matlab软件中建立仿真模型,根据特性使用Simulink设计函数模型,获取数据结果,得到优化的阀门状态及通用测试仿真程序,检验了传递函数的Matlab/Simulink模式的准确性,判断出喷嘴挡板阀内流量与压力有一定的对应关系,同时也为后续双喷嘴挡板力反馈型两级电液伺服阀性能优化提供了理论依据,为进一步提高电液伺服阀动作稳定性奠定了技术基础。