针对脑外伤和中风等引起的手部运动功能缺失患者,采用自制气动软体驱动器设计一种用于手功能恢复的可穿戴康复装置。基于Yeoh本构方程建立软体驱动器形变模型,进行静力学实验验证和有限元仿真。试制样机并搭建康复装置实验平台,进行康复装置位姿和抓取实验。结果表明该康复装置柔顺灵活,具有较好的适应性,可用于辅助患者完成人手部分功能和康复训练,实现日常物品抓取。

为提高采棉机的作业效率并解决采棉机在高速作业中存在棉花采摘效率低及落地棉较多等问题,根据采棉机导向器与采摘头工作原理,对导向器进行优化设计。根据棉株物理属性和气力采摘理论数值分析,建立导向式气力吸棉装置数学模型;运用Fluent软件对不同结构模型的气力吸棉装置进行数值模拟,对比分析吸棉装置气流场流动特性及吸棉口的速度与压力。结果表明当吸棉装置为圆柱体模型时,吸棉口速度与理论相差较小,合理地分配了内部速度流线;该模型具有结构简单、操作方便、性能稳定、经济实用等优点。研究结果为采棉机气力采摘系统研发提供了参考。

介绍了干气密封的结构,简述了干气密封的特点与工作原理;重点阐述了其控制系统的基本结构、选型,气体预处理与气体的调节控制。收集整理了一些干气密封控制系统仪表数据并进行异常原因的分析,分析了系统故障与密封失效之间的关系及其原因,并提供了实验测试方法,为生产中的干气密封控制系统设计和系统维护提供了依据。为干气密封控制系统的有效运作和设备的稳定运行提供了保障,同时也为现场实际运行提供一些实际的解决办法。

气动换挡系统用于减轻汽车驾驶员的换挡力、提高车辆换挡平顺度,是提升汽车安全性的重要环节。现有气动换挡系统存在气动故障多发、人机耦合性差和换挡控制精度低等问题,在汽车换挡过程中易发生由人机对抗引起的换挡卡滞与错位,导致换挡失效,甚至引发严重的行车事故。通过分析国内外在气动换挡系统故障诊断与气动换挡控制系统等方面的研究现状,指出目前我国在气动换挡系统的故障诊断能力与气动换挡系统依从性与柔性控制方面现存问题和未来发展趋势,为我国高效气动换挡控制系统与故障实时诊断技术的发展提供参考。

为解决液压和气动控制系统设备安全问题,使工作人员进入设备危险区域后能够在安全条件下进行操作、维护和检查,以安全区域设计为理念,提出液压和气动控制系统安全切断块设计,利用安全PLC建立安全逻辑控制,满足GB/T 16855.1—2018/ISO 13849-12015机械安全标准,符合国际和欧盟设备安全认证要求。根据不同的安全功能、压力和流量要求,采用标准化模块化的方法设计安全切断块,以节省设计和投资成本。实践表明安全切断块结构紧凑、设计合理,能有效切断设备动力能源,保障现场设备和工作人员的安全。

高压圆盘气体轴承流道间隙内高速气流的对流换热与轴承圆盘内部热传导紧密耦合在一起,是一个典型的共轭传热问题。为提高计算效率,采用二维轴对称模型,使用ANSYS ICEM网格划分软件对流体域和固体域进行结构网格划分;使用ANSYS Fluent数值模拟软件,计算了二维轴对称条件下高压圆盘气体轴承气膜对称线上的马赫数、静温分布,流固耦合面上的热流密度分布,以及轴承圆盘固体域的温度场。将二维计算结果同已有的三维模型计算结果做对比,二者基本吻合,可以很好地相互验证计算结果的可靠性;对进一步分析高压圆盘气体轴承更为复杂的其他热流固耦合问题,提供了简化思路。

针对气动先导阀动态响应低的问题,在分析结构特点和工作原理的基础上,利用AMESim建立仿真模型,通过参数化仿真研究主阀弹簧刚度、弹簧预紧力、气源压力和节流孔大小对先导阀动态响应的影响,结果显示各参数对气动先导阀动态响应特性的影响各不相同,很难通过调节某一参数得到最优解。在参数化仿真分析的基础上,基于SimV&Ver Math进行多参数优化仿真,利用贝叶斯+拟牛顿的优化算法得到最优解,将气动先导阀的总响应时间降低了7.2 ms,并通过试验验证了仿真分析的正确性。

某气动式绝对压力调节器使用过程中出现产品打不开及出口压力低的故障,基于MATLAB对产品内部二位四通阀进行建模分析,模拟在飞行振动条件下阀体弹簧和阻尼的运动工况并建立动画仿真,结果表明,双弹簧、双阻尼阀体在该振动条件下无法可靠按压活门座,开度增大0.13~0.20 mm,关闭功能丧失,导致反馈腔压力升高,活门出口压力低;Simulink仿真电磁阀模型,得到不同电压下电磁铁吸力和出现干涉动摩擦力差值,结果表明,差值小于3 N,电磁铁通电无动作,产品气路无法打开。通过将双弹簧、双阻尼结构改为单弹簧、单阻尼结构,改进电磁铁磁芯及配合尺寸,并改进动密封的石墨环。通过试验复现故障情况,验证改进措施,为气动式压力调节器设计提供参考。

气动密封广泛应用于往复驱动机构中,其中摩擦力和泄漏量是评估密封性能的主要指标。使用弹流润滑理论建立气动往复Y形密封圈的数值分析模型,该模型耦合了流体力学、接触力学、微观变形。通过数值迭代求解获取密封区域内的油膜厚度、油膜压力和粗糙峰接触压力分布,以及单个行程内的流量和活塞杆表面的摩擦力。分析了Y形密封圈在不同气动条件下的弹流润滑特征以及密封性能。结果表明,增大密封压力会导致摩擦力和反向泵回率的增加,增大往复速度有利于减小泄漏量。

为提高传统轴流风机气动性能,扩大其有效工作区间,以某轴流风机为研究对象,采用数值模拟与试验相结合方式,通过单因素分析和响应面分析方法,研究导叶圆弧半径、圆弧角度、切角对风机性能和流场的影响。结果表明导叶圆弧半径、圆弧角度、切角的较优区间分别为1500~2300 mm、35°~45°、0°~14°;在最大体积流量下,随着圆弧半径和圆弧角度的增大以及切角的减小,全压和全压效率逐渐增大;在体积流量为70 m3/s和50 m3/s下,随着圆弧半径和圆弧角度的减小以及切角的增大,全压和全压效率逐渐增大;通过响应面分析,当圆弧半径为1940 mm、圆弧角度为35°、切角为14°时,风机性能取得最优。经数值模拟验证,相比原型风机,优化后风机全压提高5.3%左右,全压效率提高4.8%左右。