为实现对单杆气缸活塞运动轨迹的精确控制,本文提出了一种基于扩展干扰观测器的非线性级联控制方法,利用扩展干扰观测器估计干扰与未知模型参数信息,通过非线性鲁棒控制律抑制参数与干扰估计误差、未建模动态的影响。该级联控制器由内环压力控制回路和外环位置回路两部分组成,分别采用滑模控制理论进行设计,利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。试验表明,所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能,对干扰和系统参数变化具有较强的性能鲁棒性。

本文采用大涡模拟和FW-H声学类比的仿真方法对高速列车头车1位转向架气动发声主尺度进行了分析,获得了该区域气动噪声的发声机理。流场气动激励结果表明,转向架将转向架腔分隔为两个腔体,每个腔体内都形成了较大的环流,其流场脉动频谱呈现多峰离散特性。远场噪声结果表明,在55.56~97.22m/s的速度范围内,转向架区域的气动发声机理是相似的。空腔噪声是高速列车头车1位转向架区域的主要噪声机制,转向架的存在将转向架腔分成两个腔体,改变了该腔的发声模式。

本研究通过延迟分离涡模拟(DDES)方法研究了不同的受电弓参数和列车长度对高速列车气动阻力的影响,其中列车的几何形状选择带有受电弓的高速列车和具有3、5、8、10、12、16和17辆车不同编组数的高速列车,数值计算结果通过风洞试验得到验证,其数值计算结果与风洞试验结果相差3.6%。分析了编组数以及受电弓的位置、数量和结构对高速列车周围流场和尾涡流的影响,中间车的空气阻力沿空气流动方向逐渐减小,而受电弓的空气阻力随其向后移动而减小,其中第一个受电弓的空气阻力减小得十分明显,随着受电弓数量的增加,其对后面车辆的空气阻力减小的影响更加明显。本文还提出了带有受电弓的高速列车气动阻力的工程应用公式。对于10车和17车编组的列车,应用公式和仿真结果之间的总空气阻力差异分别为1.2%和0.4%。本研究中提出的工程应用公式可以很...

本文研究了轴向柱塞泵滑靴副表面MoS2涂层的摩擦学性能。首先,利用等离子喷涂技术在滑靴副材料表面制备MoS2涂层。其次,采用环块摩擦磨损实验机考察材料在不同工况条件下的摩擦学性能。最后,基于能谱仪和扫描电子显微分析以及试件磨损表面X射线衍射分析,探讨了滑靴副表面MoS2涂层的摩擦机理。研究结果表明,当外部载荷为800 N时,含MoS2涂层的铜基体材料表面摩擦系数降低0.05;在MoS2涂层下的ZY331608试件具有优异的抗摩擦磨损性能,其磨损率减少16.4%;铜基体材料表面形成MoS2润滑膜的过程分为四个阶段:初始摩擦阶段、MoS2在摩擦表面的粘附阶段、MoS2在滑动表面的覆盖阶段以及MoS2润滑膜的形成阶段;铜基体材料表面Mo S2涂层的主要磨损机制是粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。

外回程机构是应用于轴向柱塞泵的机械结构,为研究其润滑特性,基于外斜盘倾角和偏距影响下的外回程球铰副相对运动速度矢量方程,推导出适用于外回程球铰副的Reynolds方程,对比分析了不同工况下外回程球铰副的摩擦润滑特性。结果表明:当外斜盘倾角一定时,外回程机构一个工作循环中最大油膜压力的最大值和总摩擦功率均随着转速的增加而增加、随着偏距的增加而减少;而偏距的变化对轴向泄露流量的影响甚微。当偏距一定时,一个工作循环中最大油膜压力的最大值随着外斜盘倾角的增加而减少,总轴向泄露流量随着偏距的增加而增加。由此可知,以上参数是影响外回程球铰副润滑特性的重要因素。因此在外回程机构设计时,需综合考虑不同参数耦合作用下复杂影响。

高压电-气伺服阀是高压气动伺服系统的核心部件,其阀芯阀套结构存在的环形间隙和圆角等问题,导致了伺服阀在零位时产生泄漏,从而影响伺服系统的高精度控制和稳定性。为了研究高压电气伺服阀间隙结构对零位泄露特性的影响,首先,建立了伺服阀内部跨尺度流场计算模型,并采用计算-流体力学的方法,分析了高压电-气伺服阀间隙结构对零位泄漏特性的影响;然后,建立了高压气体零位泄漏流量的数学模型,得到了带有环形间隙和阀芯圆角的高压电-气伺服阀流量随阀口开度变化的规律。结果表明,滑阀伺服阀零位泄漏量与气体压力和圆角半径变化近似呈线性关系,与环形间隙高度呈二次凹函数曲线关系;带有环形间隙和圆角的高压电-气伺服阀流量随着阀口开度变化的趋势是恒定−非线性−线性。最后,搭建了伺服阀零位泄漏流量特性测试系统,并通过实验验...

针对双圆弧斜齿齿轮液压泵在工作过程中所产生的轴向力,采用曲线与曲面微分方程,对其轴向力进行求解,明确了轴向力与齿轮结构参数之间的关系。为平衡轴向力,采取了将高压区的压力油引入柱塞端面使得柱塞压向齿轮轴的方式,并设计了轴端柱塞式静压轴承。为验证轴向力的平衡效果,对平衡之前和平衡之后齿轮液压泵的端面间隙泄漏量和容积效率进行了分析。本文为双圆弧斜齿齿轮液压泵在工作过程中所产生的轴向力提供了一种新的分析思路和平衡方案,可以降低以轴向力而带来的端面间隙泄漏量,提高齿轮液压泵的容积效率。

泄漏是引起液压系统失效最主要的原因,泄漏的精确诊断与定位对保障液压系统的正常运行具有重要意义。在泄漏发生早期,液压系统的压力信号没有明显变化,压力传感器难以对其进行监测。同时,系统的压力受到负载及开关状态改变而变化,这将导致传感器信号变化剧烈而进一步加剧泄漏检测与定位难度。本文提出了一种数据驱动的液压系统早期微小泄漏检测与定位方法,利用小波变化对信号进行降噪处理,建立基于Bayesian网络的泄漏检测与定位模型进行泄漏检测,通过归一化模型将不同压力下声发射信号特征值转化为目标压力下声发射信号特征值,以提高压力鲁棒性。该方法在实验室的液压系统上得到了验证。

为探究浅埋薄基岩超长工作面液压支架群组的承载特性,构建了工作面煤壁-支架-顶板的弹性基础梁力学模型,研究了7种因素对支架阻力的影响。理论计算与实测结果吻合良好。研究结果表明:支架工作阻力呈单峰值与“M”形三峰值两种分布形式;工作面长度、基本顶厚度和弹性模量影响支架阻力分布曲线形状和高阻力范围;采高和上覆岩层载荷影响曲线值;支架刚度影响高阻力范围;巷帮刚度影响靠近巷道侧的支架阻力。基于此,提出了包括确定适当面长、支架分区调控、煤壁协同控制、巷帮主动强化等手段在内的浅埋薄基岩超长工作面关键安全管控措施。研究成果可为浅埋薄基岩超长工作面支架阻力设计与灾害预防提供理论依据。

本文研究了典型液压集成块中具有不同刀尖角容腔的直角流道的流场特征。搭建了低速可视化试验台,采用2D-PIV技术测量了具有不同刀尖角容腔结构的直角流道流场。建立了全三维数值模型并开展数值模拟研究,通过与粒子图像测量(PIV)测量结果进行比较,比较了七种湍流模型在流场预测中的准确性。通过定义权重误差函数K,筛选出S–A模型作为合适的湍流模型。通过3因素3水平响应面数值试验,研究了流道连接类型、容腔直径和容腔长径比对压力损失的影响。结果表明,Box-Benhnken Design(BBD)模型可以准确预测总压力损失。最优模型是II型流道连接,直径为14.64mm,容腔长径比为67.53%,总压力损失相对于最差模型可下降11.15%。如能进一步采用圆弧型直角转弯流道,总压力损失可降低64.75%,这为液压集成块流道优化设计提供了新的方向。