Analysis on Static Pressure Bearing Seal Characteristics of Guide Sleeve of Electro-hydraulic Servo Cylinder

As a typical bionic walking robot, hydraulic quadruped robot has attracted much attention because of its high mobility, strong load capacity and steady motion. The electro-hydraulic servo cylinder, as its power actuator, requires low friction, good lateral load resistance and high speed motion. The electro-hydraulic servo cylinder hydrostatic bearing seal guide sleeve is taken as the research object in this paper. By using Fluent software to analyze and contrast the film characteristics of rectangular and I-shaped oil chamber of hydrostatic bearing seal guide sleeve, the relationship between piston rod moving speed, eccentricity, oil film carrying capacity, friction force and leakage volume, as well as the relationship between oil feed flow and oil film bearing capacity, friction force, inlet pressure and leakage volume were analyzed. This study provides a theoretical basis for optimizing the static pressure bearing seal parameters.

Study on Oil Cavity Number of Hydrostatic Guide Sleeve of Electro-hydraulic Servo Cylinder

The electro-hydraulic servo drive hydraulic cylinder has many unique advantages, such as fast response, high load stiffness, high control power, strong anti-eccentric load ability and so on, so it has been widely used in industrial control. Based on the guide sleeve of hydrostatic seal of hydraulic cylinder, the reasonable number of oil chamber of guide sleeve is studied in this paper. ICEM CFD software and FLUENT simulation software are used to calculate and analyze the number of different oil chambers of guide sleeve of hydrostatic seal. The temperature field of piston rod with different moving speed, different initial pressure of oil chamber and oil film under different number of oil chambers is analyzed. The relationship between the pressure field and temperature field provides a better basis for optimizing the design of hydrostatic guide sleeve and helps to improve the servo drive cylinder.

AMESim液压仿真技术及其在液压缸性能分析中的应用

在AEMSim仿真环境下,运用该软件内置的液压库、机械库以及相关模型库,构建液压缸的位置控制系统模型,通过调节仿真模型中各个部件的参数对液压缸活塞杆的位移进行仿真分析,绘制液压缸活塞杆的实际输出位移与期望位移和两者之差的仿真结果。结果表明:当增益4为250时,输出的位移与预期设置的位移之间的稳态误差是符合要求的,但动态跟踪误差超过了预期设定的范围,即超过了0.015 m;当增益4调整为500时,虽然动态跟踪误差满足要求,但稳态误差超标,超过了0.0005 m。所以增益值不是越大越好,而应该根据要得到的精度和具体要求进行实时调整,进而通过获得最佳的增益值来获得最佳的输出。研究结果为液压系统设计、后续评估及测试提供了参考。

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

水轮机组接力器锁锭系统改造优化设计分析

为解决传统水轮机组接力器锁锭系统存在的油液渗漏、操作不便、耗油量大、油缸上下腔窜油等问题,提出对现有结构采取以下措施进行整体改造优化设计:将控制阀组优化设计布置在油缸的上端盖上,采用通用型组合密封元件替代传统O形密封圈,并对油缸筒体、上缸盖、活塞杆进行了重新设计。设计改造完成后,系统结构更加紧凑,减少了管路数量,避开了对检修操作有妨碍的物体,方便设备的检修维护操作,同时降低了对环境造成污染的可能性,取得了较好的应用效果。

基于TRIZ的伺服液压缸往复密封改进设计

TR IZ技术进化理论能预测未来技术的可能结构状态,指导设计者沿着正确的方向开发新产品。创新设计的实质是解决产品发展的内在矛盾,TR IZ创新原理提供解决产品设计过程冲突的基本思路。将TR IZ进化理论与伺服液压缸的往复密封设计融合,预测液压缸往复密封的未来技术结构状态,并利用TR IZ技术冲突解决原理,构思液压缸往复密封的改进设计方案。

高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层与电镀层性能对比与研究

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性能测试,探讨了涂层失效行为及其应用工况。结果表明:XG-1、XG-2涂层微观组织致密且均匀,平均显微硬度为720.5 HV、653 HV;电镀硬铬涂层分布孔隙和裂纹等缺陷,自腐蚀电流密度为10.45μA/cm^(2),耐腐蚀性能最差;三种磨损形式下电镀硬铬涂层均发生了开裂及剥落,高速激光熔覆涂层表现出更优异的耐磨性能,适用于活塞杆易拉伤、外界富集硬质颗粒污染物、大侧向载荷等液压缸服役工况。

基于有限元的行程可调液压油缸活塞杆断裂力学性能测试

设计基于有限元的行程可调液压油缸活塞杆断裂力学性能测试方法。以行程可调液压油缸断裂的活塞杆为研究对象,采用有限元分析软件构建液压油缸活塞杆有限元模型。从宏观形貌、拉伸性能、硬度及粗糙度等方面,测试了行程可调液压油缸活塞杆的断裂力学性能。结果表明:经过拉伸和硬度测试发现,试件的弹塑性较差;粗糙度变大是导致行程可调液压油缸活塞杆发生断裂的主要原因;断裂试件的纵向残余应力变化较大,断裂后为504 MPa。

井下纠斜液压缸密封性能研究

为提高纠斜液压缸的密封性能,设计了两种组合密封圈,研究其在不同液压油压力及液压油与泥浆压差下的等效应力、接触应力和摩擦力,并进行模拟实验。结果表明:随着钻探深度的增加,YR和WR形密封圈的最大等效应力、最大接触应力和摩擦力逐渐增大,但YR形密封圈的数值相对较小,接触应力分布相对均匀;压力补偿油箱内外压差对密封圈的性能影响较小,设计使用中可忽略;YR形密封圈的密封性能相对较好。

机器人液压旋转关节低速运动机理及实验

针对机器人液压旋转关节的死区和低速爬行,研究其产生机理并进行了实验分析。首先,论述了密封摩擦的机理,计算摆动缸各种密封机构的摩擦力矩,构建低速状态下的摩擦模型;然后,利用数值分析方法对电液位置伺服系统建模,对低速爬行现象进行仿真分析;最后,通过实验对死区和爬行现象进行验证和分析,并观察PID控制对爬行现象的改善作用。仿真和实验结果表明:在密封元件的摩擦下,液压摆动缸存在较大死区,且低速运行时,液压摆动缸出现明显爬行现象,在PID控制器下可良好的改善跟踪响应。

液压作动器关键部件摩擦磨损性能分析

为了探究不同润滑状态下,液压作动器关键部件材料和表面处理技术的选择对摩擦磨损性能的影响,在干摩擦、乏油润滑以及充分供油润滑3种润滑状态下,分别对活塞-液压缸内壁与活塞杆-端盖2种应用工况开展正交摩擦试验。通过测试不同对摩副的摩擦因数、磨损量以及磨损前后表面形貌的变化,分析润滑状态对2种应用工况磨损性能的影响。受导向带的表面织构及碳化钨自润滑性能的影响,在干摩擦与乏油润滑状态下,活塞-液压缸配伍界面采用40Cr-导向带对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用碳化钨-导向带对摩副时的摩擦因数较低;而在充分供油润滑条件下,由于接触界面之间会形成油膜,使得摩擦磨损趋势与上述结果相反,活塞-液压缸配伍界面采用Cu-40Cr对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用Cu-碳化钨对摩副时的摩擦因数较低。

卧轴式混凝土搅拌机轴端密封装置设计

为避免混凝土搅拌机作业期间搅拌筒内的混凝土泄漏至筒外,并探究混凝土搅拌机轴端密封装置的优化设计方案。应用文献法与案例分析的方式,简单分析卧轴式混凝土搅拌机轴端密封装置的设计需求,并提出一种混凝土搅拌机轴端密封装置的优化设计方案。结果表明,依托材料的更新、补偿机构及密封结构的优化设计,实现对卧轴式混凝土搅拌机轴端密封装置的优化。说明通过设计并使用优化设计后的卧轴式混凝土搅拌机轴端密封装置,提升密封保护效果,实现对轴端密封装置有效使用年限的延长。

液压捣固机夹实液压缸漏油的原因分析及改进研究

针对YD-22型液压捣固机工作过程中因夹实液压缸出现漏油问题而导致的两侧夹实液压缸出现快慢不一的问题进行了原因分析,主要为设备在强烈振动中使得活塞及活塞杆间的圆螺母松动,液压油外泄、系统压力降低导致。采用选用O形密封圈和对活塞结构的改进设计,实践应用效果理想,夹实液压缸无一起漏油现象发生,捣固机使用效率提高了15%,安全经济效益显著。

林业汽车起重机液压缸杆密封件金属橡胶性能仿真研究

现阶段常见的橡胶密封圈在高温情况下易老化,在油液介质下易腐蚀,在高强度运输下易发生损坏。而主要应用于苛刻工况下密封领域的金属橡胶材料具有工作温度范围大、承载能力强、不易老化等特点。基于金属橡胶材料的优越性能,通过分析液压缸泄露原因,利用ANSYS分析MR组合密封件与普通O型橡胶密封性能的差异,对比不同密封件在相同边界条件下的接触应力与塑性变形,得出金属橡胶组合密封件在汽车起重机液压油缸的密封中更具有优势的结论。

可控离子渗入(PIP)处理渗层性能研究

可控离子渗入(PIP)作为一种环保型耐磨、防腐蚀处理新工艺,具有耐磨性能佳、耐蚀性能优异等优点,已经开始应用于兵器、工程机械的钢铁零部件。基于沿海地区雷达天线车的活塞杆发生锈蚀而导致液压油缸工作故障的背景,通过试验研究,对5种活塞杆常用钢铁材料PIP渗层的金相组织、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能和油漆附着力进行了测试分析,并与QPQ渗层、硬铬镀层进行了相关性能对比。研究结果表明,PIP渗层耐磨、耐蚀性能优良,该工艺可替代QPQ、电镀硬铬等传统工艺并作为液压油缸活塞杆、销轴等运动摩擦构件的耐磨、防腐蚀处理工艺,尤其对于严酷海洋环境下服役的电子设备,具有广阔的应用前景。

核电汽轮机进汽阀液压驱动油缸漏油分析与处理

针对某核电厂汽轮机进汽阀液压驱动油缸工作油液泄漏问题,基于液压驱动油缸活塞杆的动态密封结构与工作机理,通过对故障设备部件进行解体检查,排查到漏油是液压驱动油缸活塞杆动态密封失效所致;此外,本文分析了导致该种液压驱动油缸活塞杆动态密封失效的根本原因,并提出相应的改进措施。措施实施后,该核电厂汽轮机进汽阀液压驱动油缸泄漏问题得以解决,为汽轮机进汽阀的可靠运行提供重要保障。

阀控不对称缸电液伺服系统的PI观测器设计

为了更为有效的诊断电液伺服系统的故障,针对复杂的非线性的与多参数的阀控不对称缸电液伺服系统,提出了具有较大自由度的PI观测器的设计方法。首先建立了阀控不对称缸电液伺服系统系统的线性化模型,运用线性矩阵不等式设计了PI观测器来估计系统输出,然后将估计结果和未知输入同时加入到控制率中,不仅使系统能够跟踪给定的参考模型,而且也能得到外界故障估计。最后通过MATLAB仿真将实际输出值与估计值进行比较,证明了所设计的PI观测器和控制方法的对故障诊断的有效性。

纯水液压支架液压缸密封性能分析

在现代工业生产过程中,液压系统因其功率大、配置灵活、控制精准而广泛应用于各种重型机械和自动化设备。纯水液压支架是一种新型环保节能的支撑装置,而液压缸是液压支架的动力执行元件。纯水液压支架液压缸的密封性能直接影响液压系统的工作效率和使用寿命。良好的密封性能可以防止液压油泄漏,保证液压油的清洁度,减少环境污染,同时避免因油液损失导致系统压力下降和操作不稳定。因此,分析液压缸的密封性能,对于提高液压支架的整体性能具有重要意义。在此背景下,针对纯水液压支架液压缸的密封性能进行系统分析,以提高液压缸的使用寿命和可靠性,确保其正常安全运作。

基于模糊PID的送杆机构同步控制建模与仿真研究

针对某课题组所设计的岩心取样钻机用送杆机构的同步控制问题,对因两边运送油缸的进油流量、油缸泄露、负载力耦合等因素导致运送支架的卡槽中心线与储杆箱中杆件的中心线存在偏角,杆件不能精确落到卡槽内,送杆机构不能正常工作的原因进行了研究。通过同等方式建立了送杆机构的送杆过程的数学模型和两缸闭环同步控制系统模型,并设计了模糊PID控制器;利用MATLAB的Simulink模块进行了仿真分析,并将其结果与传统PID控制效果进行了对比。研究结果表明:模糊PID控制系统工作稳定、响应速度快、同步精度高,油缸能够较好跟踪控制速度和位移信号,低速时最大同步误差只有0.09 mm,高速时最大同步误差只有0.13 mm;送杆机构能够精确送杆。

工程机械用液压缸活塞杆的仿生轻量化设计

对竹子进行了随机采样,并分别从宏观和微观两个尺度进行了结构观测。在此基础上,提取出了宏观变壁厚带节特征和微观多胞分布特征,并将这些结构特征应用至工程机械用液压缸活塞杆的轻量化设计上,得到了变壁厚带结活塞杆、多胞薄壁活塞杆及多胞变壁厚带结叠加结构活塞杆等三种仿生结构活塞杆。与传统轻量化设计方法得到的空心活塞杆相比,三种仿生结构活塞杆的质量分别减轻了22.652%,54.927%和6.326%。利用ABAQUS有限元软件分别对各结构活塞杆进行了最大受压条件下的静力学数值模拟。应力结果表明:变壁厚带结活塞杆和多胞变壁厚带结叠加结构活塞杆上的最大压应力均未超过材料的许用应力,满足强度要求,且仿生活塞杆的应力集中面积均较小。变形结果表明:三种仿生活塞杆均能满足合理变形要求。