NanoMuscle马达技术

NanoMuscle马达 与常规的把电磁用作运动来源的马达不同,NanoMuscle马达用形状记忆合金来产生运动.形状记忆合金是在五十年代发展出的一种材料,当将电流传给制成微小线状形状的记忆合金时,这些微小的记忆合金能够产生运动.

压缩感知在斜轴式马达声强成像中的应用研究

斜轴式轴向柱塞马达内部噪声源距离较近,如马达配流盘进、出油口间的距离为38 mm,且马达噪声源存在同频及倍频现象。斜轴式马达内部密集复杂的噪声源,导致频谱分析方法难以准确识别同频及倍频信号,传统声强测量的最高分辨率为50 mm,无法满足马达内部噪声源的辨识精度要求。针对传统方法难以准确辨识马达噪声源的问题,文中提出了一种基于压缩感知的声强测量方法,将压缩感知理论运用于声强云图高精度重构中,获取马达高分辨率的声强重构图像。首先,通过对斜轴式马达进行噪声辐射仿真分析,获取其外表面声场特性;然后,以马达外表面声强云图为先验信息,设计应用于马达声场的压缩感知框架,获取高精度重构马达声强云图;最后,通过马达传统声强测量与压缩感知声强测量的对比实验验证压缩感知理论对于提高马达噪声源辨识精度的可行性。结果表明,基于压缩感知的声强测量方法将马达噪声源辨识尺度从原来的70 mm提升至30 mm,提高了马达噪声源的辨识精度,实现了马达噪声源的高精度定位。

基于混合模型的特种车辆转向泵马达性能评估

为了实现转向泵马达运行性能的实时评估,首先构建了转向泵马达物理模型,该模型考虑了转向泵马达运行机理,通过求解泵马达外特性方程、液压回路平衡方程、内部流量计算方程等,实现内部不可测参数的初步评估与计算,进而获得各类参数对转向泵马达性能的影响机制.同时采用LSTM深度学习方法构建了转向泵马达数据驱动模型,学习并预测不同工况下转向泵马达容积效率的变化规律,并将其输入至物理模型形成转向泵马达性能评估混合模型,提高不同工况条件下转向泵马达性能评估的准确性及适用性.实例分析表明,该混合模型可实现复杂工况下转向泵马达高低压侧压力、流量、转速及转矩等参数的计算与评估,模型误差低于10%.

AA3连续流动分析仪驱动马达带动转轴旋转模块设计及土壤中总氮测试

针对连续流动分析仪检测土壤中总氮时遇到的问题,研制了驱动马达带动转轴旋转模块.该模块可使混合的样品、试剂和空气保持在合适的温度区间进行中和反应,以利于后期利用连续流动分析仪在最优化条件下对样品进行检测分析,可将总氮的检出限从16.4µg/L降低至10.0µg/L,从而提高连续流动分析仪对样品的分析精度.

中空螺杆马达井底动力绳索取心钻具的研制与试验

针对大洋钻探硬岩取心钻具钻进效率低、取心效率低等问题,本文介绍了中国地质科学院勘探技术研究所研制的Ø185 mm规格中空螺杆马达井底动力绳索取心钻具的基本研制情况及陆地试验情况。研制过程中,通过理论计算和Ansys Workbench有限元仿真模拟,对中空式螺杆马达螺旋线型的结构进行了优化设计及动力学分析,并对万向节进行了受力安全分析,优选了材质,钻具攻克了多头小偏移量短节距中空转子和柔性中空万向节等关键技术,通过在陆地开展花岗岩块取心试验,验证了该取心钻具原理样机工作性能的可行性,为该钻具的工程应用提供了工作参数指导及匹配钻头的优选,也可为我国大洋钻探及深地科学钻探提供硬岩取心技术支持。

双液压马达驱动的甘蔗根切器刀盘转速同步控制方法

为简化双刀盘甘蔗根切器的传动链,提高传动系统对时变载荷的适应性,该研究提出用双液压马达直接驱动双刀盘,并将电液比例负载敏感技术应用于根切器的传动方案,通过建模仿真和试验探究双刀盘同步精度的控制方法。建立根切器电液比例阀控马达闭环速度控制系统的传递函数,分析得到该系统的稳定裕度仅为16.5°,因此需要采用合适的控制算法提高系统的稳定性和控制精度。基于AMESim-MATLAB联合仿真,研究采用主从控制策略,主马达为PID控制,从马达分别采用PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制算法时系统的稳定性和刀盘转速的控制精度。仿真结果为:不同控制算法下马达开启过程转速的动态调整时间分别为5.5、3.0、2.7 s,稳态阶段两个液压马达的速度差分别为20、8、5 r/min;最后搭建试验台,以实测载荷谱为负载输入,进行主从马达转速同步控制试验,得到PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制系统启动阶段转速的动态调整时间分别为6.3、4.6、3.7 s,稳态阶段主从马达的转速差分别为47、23、13 r/min;仿真与试验结果均表明,基于滑模变结构算法的刀盘转速同步控制系统的各项指标均优于PID和自适应模糊PID控制。研究结果可为甘蔗收割机根切器传动与控制系统的优化设计提供理论参考。

外啮合液压齿轮马达输出特性的统一简约式

为正确认识任意侧隙大小/偏置卸荷槽不同类型下齿轮马达的输出特性,基于啮合齿廓/输出特性不同的啮合线区间,以衡量侧隙大小的类型值和双卸荷槽对称线与齿轮副中心线的偏置值为变量,构建出转速/转矩等输出特性的统一简约式。结果表明,输出转速/转矩曲线可以由啮合齿廓的啮合转速/转矩曲线,通过输出特性啮合线区间的截取而直接得到;对称卸荷槽类型下的均值转速最小,均值转矩最大,转速/转矩的脉动系数最小;小侧隙较大的卸荷槽偏置范围和调速/调矩范围更大;小侧隙和对称卸荷槽类型的均值转速更小,均值转矩更大,转速/转矩的脉动系数更小;马达转矩脉动式与齿轮泵流量脉动式完全一致;转矩脉动系数略小于转速脉动系数,大齿数情况下可近似为相等;追求高转速时,应选用大侧隙和卸荷槽极限偏置的类型组合;追求大转矩或高输出脉动质量时,应选用小侧隙和对称卸荷槽的类型组合等。得出的输出特性的获取方法更简单、原理更清晰、形式更简洁、结果更可靠。

泵/马达困油现象充分缓解的等排量大模数方法

为了充分缓解外啮合齿轮泵/马达困油现象,在确保产品输出能力不变的等排量前提下,分析模数对困油腔内的负荷流量、泄漏流量和卸荷流量的影响,提出了一种等排量大模数的设计方法,并基于这3种流量的瞬时平衡和同齿形参数、不同模数下卸荷面积的演绎计算,计算出困油压力并由此判断出困油现象的缓解程度。结果表明,对于给定的齿轮副和工况条件,等排量下的齿宽系数反比例于模数的3次方,模数越大,困油现象越趋于缓解,且径向力越小,但齿宽系数越小;同齿形参数、不同模数下的卸荷面积等于模数的平方乘基准模数为1下的卸荷面积,从而为同齿形参数、不同模数下的卸荷面积计算,提供了极大方便;卸荷槽外通的进出口压力互为颠倒,导致泵较马达的困油现象更严重,但等排量小模数马达同样也会出现较为严重的困油现象。得出了选择最大化/较大的模数应为泵/马达的设计准则的重要结论。

手机镜头马达整盘夹具加工教学设计与实践

选取手机镜头马达夹具作为载体,完成了手机镜头马达夹具的三维建模,确定了基于UG NX软件的加工策略,生成加工轨迹,并解决手机镜头马达夹具的加工难点。经过仿真加工后,后置处理程序准确无误,可以在机床上实际加工。经过数控加工工艺参数优化,该加工工艺方案清晰合理,通过在精雕机床完成手机镜头马达夹具五面加工,加工结果满足使用要求。

模糊自整定PID的液压马达驱动机床主轴速度控制研究

液压马达驱动机床主轴系统具有参数时变和高度非线性,传统PID控制器控制精度不高。针对液压马达驱动机床主轴系统速度控制问题,采用模糊自整定PID控制器实现液压马达驱动机床主轴系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了液压马达驱动机床主轴系统模型简图,建立了液压马达驱动机床主轴系统数学模型。对传统PID控制器参数,用模糊控制器进行实时整定,开发了模糊自整定PID控制器。最后,采用MATLAB对液压马达驱动机床主轴系统进行仿真。同时,与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用模糊自整定PID控制器的液压马达驱动机床主轴转速超调量小,具有更快的响应时间,跟踪精度高,同时系统能耗减少20%左右;即使受到较大随机干扰,模糊自整定PID控制器也能快速消除干扰,使机床主轴转速处于受控状态。采用模糊自整定PID控制器可以有效提高液压马达驱动机床主轴系统的动态稳定性以及抗干扰能力。

单轨吊起吊马达同步控制联合仿真分析

为了提高单轨吊起吊液压系统面对偏载启动、负载突变和系统调速时的自适应性,更好地满足单轨吊智能化远程控制需求,提出一种基于BP-PID控制的单轨吊液压起吊同步控制系统。首先,分析液压系统原理,并分析转速控制原理和同步控制策略;其次,分析BP神经网络原理并设计BP-PID控制器;最后运用AMESim和MATLAB/Simulink建立液压系统模型和同步控制器模型,并与PID控制进行比较分析系统偏载启动特性、抗负载突变特性和系统调速特性。仿真结果表明:偏载启动时,系统采用BP-PID控制能够有效降低起吊马达超调量和最大同步误差,减少系统响应时间;负载突变时,系统采用BP-PID控制能够有效降低系统最大同步误差,减少系统响应时间,使系统具有更好的鲁棒性;调速时,系统采用BP-PID控制,无论目标转速增加还是减少,都能有效降低起吊马达超调量,减少系统响应时间。

钯-铂基双面神微马达的运动行为研究

为了研究双金属基微马达的驱动机制,利用磁控溅射技术制备聚苯乙烯(PS)@钯Pd-铂Pt双面神微马达,采用扫描电子显微镜和光学显微镜表征该微马达的结构、形貌和运动行为,并通过对比实验和数值模拟推测验证该微马达驱动机制。结果表明:PS@Pd-Pt微马达由Pd、 Pt双金属层在PS微球表面半包覆形成,具有双面神结构,直径约为2μm;PS@Pd-Pt双面神微马达在过氧化氢H_(2)O_(2)溶液中一开始朝着PS侧正向运动,随后速度逐渐减小,然后发生自发转向朝着Pd-Pt双金属侧反向运动;该微马达正向运动的驱动机制为Pt催化H_(2)O_(2)产生的非离子型自扩散泳以及Pt层厚度不均匀导致的自电泳共同作用,反向运动的机制为外部Pt与内部Pd双金属形成的自电泳作用。

基于四配流轴向柱塞马达的制动能回收方法

针对大惯性回转机构在制动时,动能都以热能的方式损失的问题,提出一种四配流轴向柱塞马达和蓄能器结合的制动能回收方法。不同体积、初始压力的蓄能器对惯性负载的回转制动能的回收和再利用的效果不同,为寻求较合理的蓄能器参数以达到较高的能量回收效果,手动调整仿真参数较为繁琐,提出采用基于多核CPU的快速并行优化方法用于蓄能器参数优化。首先,大惯性负载的驱动机构采用四配流轴向柱塞马达,其能量系统回收模型在Simulation X搭建,进而导出成具有CVODE求解加速的可执行程序,脱离仿真软件平台,在Windows操作系统独立运行;然后,利用导出的可执行程序与VC++进行二次开发,以微粒群算法解决特定工况下蓄能器选型的问题,充分利用多核CPU实现并行优化以提高仿真速度。仿真结果表明,在特定负载下得到优化后的蓄能器的参数,蓄能器回收并释放的能量占惯性动能的24.5%,回收油液全部得到释放。采用基于多核CPU的并行优化方法,仿真效率提高了10倍以上,该方法对系列化液压产品的快速开发具有一定的借鉴价值。

非圆行星齿轮马达设计与排量分析

非圆行星齿轮马达具有容积效率高、密封性良好、传递扭矩大等优势,可应用于井下机械和食品机械等领域。根据几何关系推导圆弧-圆弧型(双圆弧型)节曲线参数所需满足的弧长条件、传动条件与约束条件,建立并求解内齿圈与太阳轮节曲线非线性规划模型。在分析非圆行星齿轮马达进排液规律的基础上,确定不同太阳轮旋转角度下各容腔进排液的周期变化规律。通过面积拟合法与图解法求解马达最大与最小容腔面积,确定马达理论排量。非圆行星齿轮马达试验测试结果表明,试验法与理论计算法确定的马达实际流量随转速变化的趋势基本一致,最大误差仅为9.57%,验证了双圆弧型节曲线马达理论排量模型的正确性,可为进一步探索非圆行星齿轮马达优化设计提供参考。

基于AMESim的工程机械用斜盘式轴向柱塞马达变速特性分析

为适应不同负载的需要,轴向柱塞马达在工作时需不断进行高、低速之间的转换,在高、低速转换过程中产生的冲击力可能会造成滑靴脱落、柱塞卡死和压盘断裂等一系列问题,因此需要对马达的变速特性进行分析。以某公司5.0×105 N挖掘机用轴向柱塞马达为例,利用AMESim软件搭建了柱塞马达的液压控制模型,通过阶跃信号模拟变速过程,研究斜盘角度变化过程中柱塞腔中的压力变化规律。从改变斜盘转换的频率和柱塞滑靴组件不同响应时间两个方面分析柱塞腔压力变化情况,并分析了不同压力下柱塞的应力应变。通过分析可知:柱塞滑靴组件最优响应时间为0.17 s,当响应时间大于0.17 s时斜盘转换频率对柱塞腔压力影响不大;高低速转换时响应时间过快是导致柱塞卡滞在缸孔内的主要原因之一。

非圆行星齿轮水压马达轴向间隙对容积效率的影响

将液压马达中的液压油换成自然水会导致轮系的泄漏量增大,马达容积效率降低。为了提高非圆行星齿轮水压马达的容积效率,定量分析了轮系与配流盘的轴向间隙对马达容积效率的影响。首先,根据旋转平面缝隙泄漏原理和流体内摩擦力推导出轮盘之间的泄漏和功率损失计算式,从而计算出在30 MPa压差下马达轴向间隙的最优解;然后,在考虑制造误差的基础上,基于动网格和用户自定义函数(User-Defined Function,UDF)编程技术,检测分析马达在不同轴向间隙下的泄漏量以及容积效率,同时计算出同等条件下马达的理论容积效率;最后,将两者加以对比,得出不同工况下马达容积效率的变化趋势与极小值。研究表明,从选取轴向间隙值的计算结果来看,当轮盘的平面度为0.01 mm时,在工作压差30 MPa以内,马达的容积效率不低于77.28%。研究为后续马达的结构改进提供了依据。

变排量液压马达旋转驱动系统角位移控制技术

变排量液压马达旋转驱动系统具有效率高、响应快、高负载匹配性、低功率需求等优势,能够大幅提高飞机液压旋转驱动系统的效率。为实现对变排量液压马达旋转驱动系统的精确控制,需开展系统角位移控制技术研究。建立了系统的数学模型,搭建了AMESim仿真模型,分析了系统的运动特性及频域控制特性,提出了由排量回路、转速回路和角位移回路组成的三闭环串级控制方案,研究了不同控制参数对系统控制特性的影响。研究结果表明,双闭环控制无法满足旋转驱动系统的稳定条件,三闭环控制引入转速负反馈克服了双闭环控制中角位移对转速的正反馈效应,增大了位置回路的阻尼,能实现系统稳定控制。同时研制了原理样机并进行了测试验证,测试数据表明,三闭环控制方案能实现旋转驱动系统高精度位置控制,为变量马达在飞机液压旋转驱动系统中的应用提供了参考。

斜轴式柱塞马达外壳的振动与噪声特性分析

为降低柱塞马达的噪声,提升液压系统的稳定性,针对斜轴式柱塞马达的外壳进行了振动和噪声特性分析。首先对马达的内部激振源和振动传递路径进行分析,然后在ANSYS中对外壳依次进行模态分析、谐响应分析,获得对外壳结构动态性能影响最大的模态频率及工作时结构振动剧烈的区域,最后在半消声实验室对斜轴式柱塞马达进行噪声测试,验证了仿真结果的准确性。研究结论为斜轴式柱塞马达的减振降噪技术提供了新思路。

基于错位叠加法的同步液压马达冲击故障成分的降噪提取

同步液压马达经常工作于高负载条件下,对其进行在线故障监测可有效避免严重安全事故和经济损失。为提高故障监测的准确性,提出了一种基于改进的错位叠加法的同步液压马达故障成分自适应降噪以及提取方法,并以同步液压马达的齿轮磨损状态的声信号为对象进行了研究。实验表明,该方法对同步液压马达齿轮磨损状态的冲击故障成分具有良好的降噪和提取效果。

利用齿槽转矩的爪极式磁悬浮力矩马达

针对现有的2D阀用动铁式力矩马达中位调节困难的问题,设计了一种利用定转子之间齿槽转矩进行中位调节的爪极式磁悬浮力矩马达。首先通过建立电磁特性仿真模型分析比较了矩形爪极和梯形爪极的电磁转矩和齿槽转矩,从而确定了爪极式磁悬浮力矩马达的拓扑结构。随后基于等效磁路法推导出了该力矩马达电磁转矩的定性公式,并设计了一个正交试验以确定设计参数对电磁转矩的敏感性。依据仿真优化后的结构参数加工了实验样机,搭建了实验测试台对该力矩马达的齿槽转矩和电磁转矩的矩角特性进行测试。结果表明:该力矩马达的电磁转矩随转角减小,具有正磁弹簧刚度,并且能够有效的利用齿槽转矩进行中位调节。