针对传统气动平衡器缸筒易变形、承载小、控制系统复杂、性能差的缺点,从机械结构和控制系统两方面入手,设计了一种新型气动平衡器。并结合实际工况,以结构图和流程图的方式,对新型气动平衡器的设计思路和原理进行了详细描述。

针对气动平衡器中O形密封圈的密封问题,利用ANSYS软件建立有限元分析模型,得出不同预压缩率和工作压力下应力的变化规律。研究结果表明,随着预压缩率和工作介质压力的增大,密封圈所受到的最大接触应力和von Mises应力随之增大,预压缩率取20%时,von Mises应力受到工作压力的影响较小,密封效果较好。搭建气动平衡器密封圈密封性能测试试验平台,通过测量重物最终稳定时下降的距离计算出装置的泄漏量,通过泄漏量检验密封效果,根据试验结果,证明选用的O形密封圈具有良好的密封性能,可以满足现场工作的需要。

根据气控减压阀的结构及性质,建立数学模型,并基于MATLAB对其进行仿真,分析仿真结果可知出口压力并不是稳定值而是随时间变化上下浮动的变化值。根据结论对气控减压阀的结构进行改进,增强气控减压阀的稳压性能,进而提高气动平衡器的可靠性。

针对气动平衡器气缸筒壁厚优化设计问题,提出了基于ANSYS的气缸筒壁厚优化设计方法,实现了在满足给定刚度和强度条件下质量最小的优化设计目标,并用现场实验和真实数据对有限元仿真结果进行了验证。该优化方法提高了气动平衡器气缸筒壁厚设计计算效率,降低了加工成本,对探索新的气缸筒壁厚优化设计方法提供参考。