均质杆——弹簧系统的振动分析与优化设计

本文运用本征函数展开方法,求解均质杆——弹簧系统受序列矩形脉冲激励的振动响应问题。通过优化分析,探讨了系统各参数间的匹配关系,可为现代液压凿岩机具的柔性化设计提供理论参考。     

选用液压阀的注意事项

在液压系统设计中选用液压阀时，常常遇到一些影响系统工作性能又往往被忽视的问题，本文对这些问题进行了分析并提出处理的对策。     

薄壁工件铣削过程中强迫振动响应分析

由于薄壁工件刚度较低,在加工过程中极易出现较强的强迫振动,因此导致工件加工质量降低,并进一步限制了工艺参数的选择。为求解薄壁工件的强迫振动响应并对其加以抑制,该文针对圆角立铣刀,基于力学方法建立了铣削力模型,通过实验标定切削力系数;基于实验模态分析方法,对薄壁工件的动态特性进行分析,得到刀具-工件振动系统的传递函数和模态参数;基于直接时域求解方法得出了薄壁结构受切削力激励产生的强迫振动响应(forced vibration response,FVR),并以稳态响应最大振幅为判断依据描述工件的振动强度。最后通过仿真得出了刀尖半径对强迫振动响应具有抑制作用的结论。     

液压波动激励下的充液管道动力学特性

为了对充液管道的振动加以利用,研究其在非定常流激励下的动态特性,构建了以激波器为液压波动发生器的管道激振系统,建立管道液压激振的流-固耦合有限元数学模型,并求解了管道的动态响应.数值模拟结果表明:管内流体压力呈周期性冲击压力,其峰值压力是系统压力的数倍,且随系统压力的增大而增大;管道振动也呈现出周期冲击振动特性,并伴有高频谐波,冲击频率受控于激波器,振幅受控于系统压力,沿管道轴向两端振幅较大而中间较小,冲击振动主要由水击效应和固-液耦合的复合作用引起.设计了液压波动激振试验系统,仿真结果与实测数据符合较好,揭示了充液管道波动激励下的振动响应特性,为系统的振动主动控制提供了理论和数据支持.     

岛际客滚船艏艉门液压系统的优化研究

笔者通过对岛际客滚运输船舶艏艉门液压系统目前存在的故障频繁、系统可靠性低等问题的观察,运用液压系统常用公式和实践经验进行原因分析。剔除次要因素,着重关注该液压系统中有关液压冲击、液压阀件操纵柔和性及液压系统操纵安全保护等因素。并根据分析的原因提出在原有液压系统及控制环节的基础上进行液压阀件选用优化、系统管路检查修正、增设系统安全保护环节等有效的优化改建措施,形成较为完善的操控系统,确保该类型船舶艏艉门液压系统正常运行。     

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.     

燃气轮机涡轮级气弹耦合仿真研究(英文)

采用有限差分方法开发了气冷涡轮气弹耦合求解器。该求解器分别在流动区域求解时间平均N-S方程。在固体区域求解振动方程,在流固边界则施加了气弹耦合边界条件。在流动问题求解中,采用了B-L代数湍流模型封闭时均N-S方程,采用三阶AUSMPW+差分格式离散对流项,并采用隐式LU-SGS格式求解离散后的代数方程;振动问题则采用显式格式求解;采用代数网格法进行固体区域动态网格生成。采用该耦合求解器对某涡轮级动叶的振动响应问题进行了数值仿真,研究表明:所开发的耦合求解器能够用于振动响应问题的分析,同时本算例中涡轮动叶的振动不存在发散现象,并且叶片振动对流动的影响很小。     

变质量振动系统的求解与分析

对变质量碰撞振动系统进行求解分析,研究系统参振质量变化时对系统动力学的影响.采用渐近法对变质量振动方程进行近似解析求解,并运用龙哥库塔法进行数值计算.结果表明,渐近解析法与数值法响应一致,渐近法对于解非线性系统动力行为是有效的;且由计算结果可知,变质量会使系统响应产生一定的突变.振动方程中的参振质量变化系数和质量变化频率分别影响系统突变的振幅和周期.当参振质量变化系数为零时,系统响应平稳;该系数越大,系统响应的突变振幅也越大.激振频率与质量变化频率比值越大,响应突变的周期越大.     

齿轮系统随机振动及其传动误差的可靠性及灵敏度分析

基于齿轮动力学模型建立了齿轮传动系统耦合振动的可靠性模型,解决了齿轮耦合振动的可靠性分析和可靠性灵敏度分析的问题.将齿轮系统的非线性动力响应与可靠性技术相结合,利用四阶矩技术、Edgeworth级数方法对齿轮振动的振幅响应和系统传递误差进行了可靠性分析,并基于失效模式相互独立分析了系统的可靠度.在可靠度分析基础上求解了可靠度对随机参数均值与方差的灵敏度.所述方法可有效地解决齿轮系统的振动可靠性问题,并可指导其结构的优化设计,以减少因振动引起的齿轮系统传动的不稳定性问题.     

CWG250X型擦窗机台车液压调平系统研究

目的研究液压自动调平系统的PWM脉宽调制控制的滞后性,解决轨道式擦窗机行走时坡度变换调平的快速响应问题.方法借助数学分析法和MATLAB动态系统可视化仿真技术,针对液压阀控制的基本特征建立数学模型和液压流量和位移随时间变化的波动曲线.结果当PWM的控制信号为高电平和低电平时,液压阀的总体响应时间为4.5ms,PWM脉宽调制技术对擦窗机台车进行调平时所产生的滞后性不影响液压油缸的调平速度.结论自动调平控制系统能够很好地识别在爬坡过程中的倾斜信号,具备反馈调节功能可以简单智能地实现调平,解决了擦窗机台车在行走过程中手动调平精度低、耗时、耗力的问题,为擦窗机产品设计提供了参考.     

板带轧机液压压下-垂直振动特性研究

考虑板带轧机垂直振动对液压压下系统中四通伺服电磁阀非线性流量的影响,推导出非线性流量变化下的液压缸的非对称分段弹簧力,并建立了板带轧机液压压下-垂直振动动力学方程.运用平均法求解出该轧机振动系统的幅频响应方程,并利用奇异性理论求解了轧机在动态轧制过程的分岔特性,得到4组不同的转迁集及其对应的分岔图,分析了开折参数对轧机分岔特性的影响.最后以实际轧机参数为例,通过仿真发现系统幅频曲线在分段处出现拐弯特性,调整伺服阀响应时间可降低系统振幅不稳定频率区域,通过调整外激励幅值与阻尼比等参数可有效改善系统共振情况,为进一步抑制轧机辊系振动提供理论参考.     

液压自由活塞发动机配流阀工作特性

研究液压自由活塞发动机配流阀工作特性,以提高系统效率和可靠性.建立了液压自由活塞发动机配流阀工作全过程动态模型及其试验装置,结合仿真和试验分析了配流阀动作过程与泵腔压力变化之间的关系,研究了配流阀工作特性对系统性能的影响.结果表明提高吸油阀关阀速度可以提高系统燃油经济性.排油阀在下止点相对于活塞位移的滞后响应降低了系统低频工作的可控性.配流阀阀芯在开启时易与限位装置发生高速碰撞.降低配流阀构件的工作寿命.     

基于动态充油过程联合仿真的液力缓速器控制系统优化

为达到车辆制动过程中液力缓速器快速响应的要求,通过在液力缓速器控制阀中增加分流结构与调整出口节流阀控制信号两种方式对液力缓速器控制系统进行了优化.为验证优化后控制系统的性能,通过对电液比例先导阀、液力缓速器及优化前后的液力缓速器控制阀联合仿真,得到优化前后液力缓速器进出口流量、充液时间及变速箱润滑系统进口流量等结果.通过对比分析发现优化后的液力缓速器响应快速.并且优化后的控制系统在整个循环过程中具有增大分流区间流量的作用,而对其他区间流量的变化趋势没有影响. 结果表明这种控制方法可以用于液力缓速器,同时也可以用于其他充液元件来减少响应时间.      

应用时间序列分析的液压溢流阀故障诊断法

基于液压溢流阀体工况,提出一种振动频率特性的故障诊断方法.利用溢流阀体振动信号的相关性、自回归模型的参数和功率谱特性,获得故障的突变信息,从而确认溢流阀的工作状态,为液压系统故障的诊断提供判断依据.测试系统采用LabVIEW虚拟仪器构建,并通过计算机自动完成测试和分析.实验结果表明,正常状态和故障状态下的电压信号没有明显的趋势,是一种平稳时间序列;有故障时,相关函数衰减比正常状态慢,但都不够明显;正常状态和故障状态下的特征根分布明显不同,故障状态下的系统可能处于某种稳定状态;正常状态的自回归(AR)功率谱比任何一种溢流阀常见故障的功率谱都低.     

混凝土泵液压系统动态仿真

介绍了混凝泵液压系统工作过程,分析了泵送混凝土的流动状态和摆动“S”阀的运动学和动力学状态．在此基础上,用功率键合图方法建立了混凝土泵液压系统仿真模型,进行了计算机仿真,仿真结果对混凝土泵液压系统的设计和计算有一定的指导作用．     

重型车辆液压缓速制动装置设计与分析

针对当前重型车辆在缓速制动中存在的不足,设计了由液压泵/马达元件、蓄能器以及溢流阀等组成的液压辅助缓速制动装置。通过对车辆与制动装置的分析,制定了系统构型、液压原理图以及制动加速策略;应用AMESim软件搭建了车辆传动系统以及液压系统的模型;对不同档位下的制动效果进行了分析;并研究了在标准循环工况下机械制动与液压制动的分配;搭建了液压系统相关实验回路,对液压回路的转矩、流量、压力以及温度等参数进行了研究。得到了在不同车辆行驶状况下的制动效果,以及不同制动信号下的响应特性,证明该缓速制动系统在转矩可控性以及散热能力可以得到有效提升,并能长时间可靠运行。     

液压基座平台的振动控制方程与动力响应

将液压基座平台上部装置简化为一个质量单元，考虑平台的刚体运动和液压控制系统的耦合，建立了平台系统的运动控制方程。根据平台受迫后运动的稳定条件和工程控制理论，提出了液压系统反馈流量系数的计算条件，应用Laplace变换，提出了时域和频域内平台动力响应计算方法。应用该方法设计了平台的控制系统并计算了平台的动力响应。结果表明，该方法可以有效提高平台动力 稳定性和减小平台振动。     

用插装阀设计电液控制支架液压系统的研究

插装阀通流能力大、密封性能好、抗污染能力强、易于实现自动控制等优点特别适合于电液控制支架的工况,用其设计和装配该型支架的液压系统,能满足和顺应生产要求,符合工作面支护和流体传动技术的发展趋势,必将在改善支架的工作性能,提高其工作可靠性和效率、降低制造和使用成本等方面起到重要作用.因此,提出了用插装阀设计电液控制支架液压系统的设计思想,并对某型电液控制支撑式支架作了应用设计,分析了工作原理和可行性.设计时,应结合液压支架的工况特点,对控制各油缸的二通锥阀单元进行受力和结构分析,对阀芯面积比、密封结构和最小弹簧力等提出选型和设计要求.     

液压变压器控马达系统特性研究

根据液压变压器控马达系统工作原理和系统动态方程,利用线性化理论,建立并简化了系统传递函数.理论分析表明,液压变压器控马达系统同时具有最小相位系统和非最小相位系统的性质.对于等配流槽液压变压器,当液压变压器控制角小于30°时,系统为最小相位系统;当液压变压器控制角大于30°时,系统为非最小相位系统.仿真结果表明,当液压变压器控制角大于30°时,系统的阶跃响应表现为负响应,系统具备非最小相位系统的特性.通过实验研究,进一步证明了理论分析和仿真分析的结果.研究表明,液压变压器控马达系统不适用于高精度转矩转速控制系统.      

基于LQR理论的车辆液压能量再生系统特性仿真研究

以车辆液压能量再生系统为研究对象,以二次元件(液压马达工况)跟随车辆传动主轴转速为控制目标,建立了电液控制系统状态数学模型.针对引入线性二次型最优控制(LQR)理论前后的电液控制系统进行了数字仿真与分析.仿真结果表明:能量再生控制系统引入LQR理论后,响应过程的过渡阶段振荡与超调量获得较大幅度抑制与衰减,具有更优的响应特性;此外控制系统响应性能的优劣与加权矩阵Q、R参数取值有密切关系.