液压缸轴向承载能力及两端摩擦影响研究

综合两端摩擦、配合间隙和自重等因素影响,建立液压缸最大轴向承载力理论计算模型,研究了两端摩擦对轴向承载能力的影响规律,并借助有限元软件ANSYS模拟仿真,最后利用相关试验数据进行验证.结果表明:所建立理论模型计算的最大轴向承载力与试验测试结果误差为13.5%,该理论模型是可信的;随着活塞杆、缸筒长径比减小或摩擦因数增大,液压缸最大轴向承载力增加,但是过大的摩擦因数会改变液压缸两端的连接状态,使其由滑动状态转变为相对固定状态,进而导致轴向承载能力突然增大;随着活塞杆、缸筒长度的减小或活塞杆直径的增大,摩擦对轴向承载能力的影响增强,但缸筒内外径改变时摩擦对承载能力的影响基本不变.研究结果可为液压缸的设计及性能校核提供重要的参考依据.     

钢框架结构稳定性分析中的传递矩阵

通过反映杆件两端状态变量的梁单元、柱单元和支座处的传递矩阵的推导,用合并变量的方法,进而推出钢框架结构稳定性分析中的的总体传递矩阵。解决了用传递矩阵法分析多高层钢框架结构稳定性的关键问题。     

摩擦与配合间隙对超长大型液压缸承载能力影响规律研究

以水利工程中启闭机油缸为例,对超长大型液压缸最大轴向载荷进行计算分析.研究了两端耳环与支座轴销之间的摩擦、缸筒与活塞杆的配合间隙对轴向承载能力的影响规律,利用有限元软件ANSYS对液压缸进行非线性屈曲分析.样机试验得出最大轴向载荷为580kN,与理论计算值相差约6%,验证了理论模型的合理性.分析结果表明,由强度条件确定的极限载荷小于由稳定性条件确定的临界载荷,液压缸允许的最大轴向载荷由极限载荷衡量.随着配合间隙的减小或摩擦因数的增大,液压缸轴向承载能力增加,如当摩擦因数从0增加到0.3,允许的最大轴向载荷增加约5.5%.     

钢框架结构稳定性分析中的传递矩阵

通过反映杆件两端状态变量的梁单元、柱单元和支座处的传递矩阵的推导，用合并变量的方法，进而推出钢框架结构稳定性分析中的总体传递矩阵。解决了用传递矩阵法分析多高层钢框架结构稳定性的关键问题。     

细长型液压启闭机液压缸筒活塞杆挠度的计算分析

基于改进的液压缸阶梯杆模型,对细长型液压启闭机液压缸筒及活塞杆的挠度进行了计算分析,考虑了液压缸安装角度、缸筒与活塞杆配合间隙、液压缸活塞杆自重以及油液质量对杆轴横向变形的影响;依据固体力学基础理论对缸筒、活塞杆的受力与变形进行计算推导,通过建立和求解挠度方程获得了液压缸筒、活塞杆挠度的解析计算方法,并结合工程实际给出了应用算例.结果表明,与有限元计算方法相比,文中方法的计算误差在5%以内.     

自动对中式汽车回转台动态特性及仿真

提出了一种平面移动式立体车库用的自动对中式汽车回转台,分析了其自动对中的工作原理和液压系统回路;建立了对称阀控非对称液压缸动力机构的模型,推导了液压缸活塞杆位移和伺服阀阀芯位移的传递函数;在AMESim和Simulink中分别建立了液压系统模型和输入信号模型,推导了输入信号和活塞杆位移的开环传递函数,论证了此闭环系统的稳定性;应用AMESim/Simulink对液压系统回路的动态特性进行联合仿真,得到了不同输入条件下两活塞杆位移曲线以及两活塞杆位移的误差曲线.仿真结果表明,两活塞杆位移存在一定失真度但属于正常现象,说明该装置可行并有效.     

计算多转子系统临界转速的整体传递矩阵法

提出了整体传递矩阵法中耦合单元的概念，导出了各向同性和各向异性耦合单元的传递矩阵，并给出了几个算例。整体传递矩阵法是取各转子状态向量的集合作为系统的状态向量，各转子同时对系统状态向量进行传递，求得多转子轴系的整体传递矩阵方程，代入整体边界条件进行求即可得到多转子轴系的临界速。与子结构传递矩阵法相比，整体传递矩阵法不必将多转子系统在耦合单元处分割开来，示引入未知内力和位移，也不必建立分割处的平衡方程或变形协调条件。     

变刚度条件下隧道掘进机撑靴液压缸的动态特性

全断面岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)的振动将造成其撑靴液压缸损伤,进而影响TBM的掘进.考虑液压缸的结构及其工作过程中的变刚度特性,基于拉格朗日方法建立了TBM撑靴液压缸集中参数动力学模型,分析了活塞杆伸出量、撑靴界面刚度和油液等效刚度等因素对液压缸振动的影响,并分析了TBM工作过程中,撑靴液压缸内部的载荷特性.结果表明:随着活塞杆伸出量的增加,液压缸的固有频率略有下降;随着撑靴界面刚度和导向铜套的等效刚度增加,液压缸的固有频率略有提高;活塞杆密封和油液等效刚度对撑靴液压缸的振动固有频率的影响最明显.通过分析TBM撑靴液压缸的动态特性,可以得到撑靴液压缸的振动载荷规律,为研究液压缸的损伤提供了载荷基础.     

装载机动臂液压缸活塞杆的可靠性设计

本文对ZL-50装载机动臂液压缸活塞杆的疲劳强度和压杆稳定性进行了可靠性分析,并利用优化设计的方法给出了一定可靠度条件下的活塞杆尺寸。为了获得可靠性分析和设计的依据,对动臂液压缸的工作油压进行了测试,利用测试数据进行了平稳性和各态历经性检验,确定了典型工况,根据数据的统计误差分析结果,确定了数据的样本长度。     

用整体传递矩阵法计算旋转机械整机固有频率特性

工程中分析多转子系统固有特性常采用子结构传递矩阵法,由于具体结构的复杂性和多样性,用子结构法计算时处理繁琐,编制通用程序困难.为克服子结构传递矩阵法的缺点,给出了整体传递矩阵法计算过程.取各转子状态向量的集合作为系统的状态向量,将各转子通过耦合单元联接起来,该方法不会引入未知内力和位移,也不必建立分割处的平衡方程或变形协调条件.推导了各向同性耦合单元的传递矩阵,并进行了算例验证.由计算结果可见,整体传递矩阵法计算精度较高,它保持了传递矩阵法编程简单、计算工作量小和运算速度快的特点,为开发通用软件提供了有效的方法.     

液压自由活塞发动机液压阀组特性研究

研究液压自由活塞发动机液压阀组动态特性.基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动规律,给出了其液压阀组形式,建立了阀组数学模型,对阀组的稳定性、频率响应、位移时间响应和流量特性进行了分析.结果表明:单活塞液压自由活塞发动机吸排油应分别采用反向和正向外流式锥阀;减小阀组的阀芯质量和黏性阻尼系数可减小阀芯运动与活塞运动之间的相位差,提高系统容积效率;排油阀开启过程瞬时开度大且阀芯运动受限位装置影响.     

液压缸活塞微织构化表面动压润滑性能理论研究

为研究液压缸活塞微织构化表面的动压润滑性能,在液压缸活塞表面加工开口形状为圆形、椭圆形、正方形、正六边形的微织构,利用雷诺方程对活塞表面与液压缸缸筒内圆之间的流场进行数学建模,并采用MATLAB软件进行仿真计算,研究微织构开口形状、活塞运动速度及微织构深径比对活塞表面动压润滑性能的影响。结果表明,在活塞表面加工4种不同开口形状的微织构均可改善活塞表面的动压润滑性能,其中椭圆形微织构的改善效果略差;随着活塞运动速度的提高,不同形貌微织构表面的摩擦因数均增大,活塞表面动压润滑性能变差;圆形微织构的深径比为0.009时,活塞表面的动压润滑性能较佳。     

液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率研究

为研究液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率,分析了惯性负载对发动机燃烧进程的影响,指出惯性负载对速燃期气缸等容加热起着重要作用,缸内峰值压力通常可达6～9MPa,热能得到充分利用,发动机具有较高的热效率.针对液压自由活塞发动机惯性负载不足的缺陷,提出了机械、液感和机-液3种惯性加载方案.其中,机-液加载综合了机械加载能耗小,液感加载结构紧凑的优点,该方案采用节流阀控制液动机的流量,可实现对惯性负载的动态控制,是1种值得进一步研究的加载方式.     

对置式液压自由活塞发动机活塞液力控制策略

利用Matlab/Simulink软件耦合Amesim软件建立了对置式液压自由活塞发动机(OPHFPE)联合仿真模型.针对OPHFPE在工作过程中的不稳定性,提出了基于活塞位移、速度以及高压油压力的PI反馈控制与预测发动机运转状态的前馈控制相结合的活塞液力控制策略.仿真研究表明:在活塞液力控制策略的调节下,OPHFPE系统可以连续稳定运行,具有良好的鲁棒性.     

基于扩展卡尔曼滤波器的液压驱动器状态估计

本文的液压驱动器属于不可观测的非线性系统,普通的状态观测器难以胜任系统的状态估计,故采用扩展卡尔曼滤波器对液压缸活塞腔和杆腔压力进行估计.建立了液压系统的4阶非线性状态空间模型,用高斯-牛顿法拟合模型参数,用关节角度信号通过扩展卡尔曼滤波器估计液压驱动器状态.仿真结果表明该方法可以精确估计液压缸压力,实验结果显示该方法估计的关节扭矩接近测量值;从而验证了扩展卡尔曼滤波器估计液压系统状态的有效性,为基于状态的故障诊断和液压驱动器控制提供了一定的借鉴.     

推靠式旋转导向系统推靠机构设计及实验验证

为了研制推靠式旋转导向系统,设计了一种推靠机构。推靠机构带有独立的液压控制系统,通过控制电机和柱塞泵的旋转以及电磁阀的开关实现翼肋的伸出、收缩及自锁。详述了推靠机构的结构以及液压控制系统原理,介绍了翼肋伸缩的控制过程,推导了翼肋行程及推靠力的计算方法。并根据推靠机构的设计,研制了实验装置,对推靠机构、液压控制原理、翼肋伸缩和翼肋伸出后的自锁功能、翼肋的行程和推靠力等进行了验证。实验表明翼肋的最大行程约为26 mm,最大推靠力约为3. 5 t,翼肋伸出后可以自锁。     

变厚度圆柱壳轴对称弯曲问题的状态空间法

以圆柱壳轴对称弯曲问题传统的求解方法为基础,引进状态变量,将控制微分方程转化为一阶微分方程组,建立了圆柱壳轴对称弯曲问题的状态空间方程.其系统矩阵具有辛矩阵的特性,可用精细积分法求该问题的高精度数值解.该方法还可方便地推广应用于弹性地基中的圆柱壳的轴对称弯曲问题,以及变厚度圆柱壳的轴对称弯曲问题;计算方法具有简捷、统一的特点,具有一定的应用价值.     

压力平衡式三缸泥浆泵的流量不均度分析

对现有大功率三缸泥浆泵的结构进行了改进，增加了压力平衡式液力端，研制成一种压力平衡式三缸泥浆泵。这种泵不仅可以改善三缸泵活塞杆的应力状态，也可以改善曲轴的应力状态。文中用理论分析的方法证明，这种泵的流量曲线及流量不均度均与单作用式三缸泵相同；在缸数为３的倍数的单作用泵上，增加压力平衡式液力端，其流量曲线及流量不均度也与原型单作用泵相同。     

径向低速大扭矩水液压马达定子曲线分析

提出了一种采用自然水(含海水和淡水)作为液压介质进行工作的径向低速大扭矩马达。与油压马达相比,摩擦、磨损、腐蚀等是水压马达面临的主要问题,而合适的定子曲线可以减少摩擦、磨损、水击等现象的发生。本文根据运动学理论对水液压马达的定子曲线进行了设计与分析。对幅角修正等加速运动规律和匀变加速修正等加速运动规律的加速度公式进行了修正。对9种不同类型运动规律的各区段幅角进行了设计,并结合曲线方程和水压马达的相关参数绘制出相应的定子曲线。综合分析了9种类型定子曲线下柱塞副(滚球与柱塞)的加速度、速度以及曲线压力角等特性,指出有过渡区的等加速运动规律曲线较适合于所研究的低速大扭矩水液压马达。