根据材料力学中的转轴公式,提出用图解法求解截面主惯性矩和主轴方位的思想,介绍了利用AutoCAD快速求解截面的几何性质的方法。

转套作为往复柱塞泵转套式配流系统的重要部件对系统的配流起着至关重要的作用,而转套内凸轮槽型线直接影响系统的流场特性。提出了4种不同的凸轮槽型线,建立相应的型线方程,并通过对系统流场的数值模拟,对比不同型线对入口流量、出口流量和泵腔压力的影响。研究结果表明,线性凸轮槽型线下系统的吸油、排油时间长,流量大,倒灌量小,压力脉动小,综合性能最优。

针对轴向柱塞泵结构复杂、制造工艺和使用维护水平要求高、对油液污染敏感等问题,在介绍轴向柱塞泵工作原理与结构特点的基础上,详细分析柱塞的位移、速度、加速度,柱塞和缸体孔之间的受力。基于AMESim平台,建立柱塞运动单元模型,通过参数设置,进行仿真得到柱塞的位移和在缸体孔内的行程变化图线。发现柱塞的位移、速度、加速度正比于斜盘倾角的正切值、正弦值、余弦值,为轴向柱塞泵的进一步设计研究提供了依据。

电磁力互动柱塞泵是一种新型的液压泵,柱塞运动控制不当将和泵体产生冲击振动和噪声。考虑电磁力、液压动力、摩擦力等因素,建立电磁力互动柱塞泵动力过程仿真的数学模型,对电磁力进行仿真与试验研究,发现两者具有较好的一致性。电磁力随着柱塞行程增大单调递增且变化越来越快,最大值接近1000 N;柱塞从下止点运动到上止点且保持通电状态,速度随电磁力变化趋势越来越大,到上止点时产生剧烈冲击和噪声;缩短通电时间,可使柱塞运动到上止点时速度近似为0,避免了冲击且电消耗大幅度降低。

在电磁力互动柱塞泵的电磁力输出特性曲线中,有效输出的电磁力只占电磁力曲线中最小的一段,电磁力利用率低。针对这一问题,进行电磁铁线圈在轴向配置空间内的电磁特性仿真,得到仿真结果。建立优化模型,优化后的结果,将电磁铁线圈的轴向位置重新配置,使得电磁力有效输出提高。在电磁泵输出功率不变的前提下,提高了电磁铁的有效输出,使通电时间大幅度下降,提高能量转换效率。

为提高斜轴式轴向柱塞泵的装配质量,获得最优装配序列,引入层次化割集法规划装配序列。根据装配关系信息提取子装配体和聚族,构造层次关系树及联接关系模型,并通过可行性判断求解可行装配序列。综合考虑装配的复杂性、时间、成本等因素,从4个方面对可行装配序列进行综合评价,得到最优装配序列。层次化割集法解决了装配序列中的“组合爆炸”问题,提高了斜轴式轴向柱塞泵装配序列规划效率,为其装配工艺规划提供了依据。

为了检测石油钻探用柱塞泵斜盘不平衡故障的精度,提出一种基于对称点模式(SDP)图像与卷积神经网络(CNN)的故障诊断方法。对包含故障信息的时域信号进行转换得到SDP图像,再把SDP图像参数输入CNN中,由此完成识别SDP图像的功能,从而判断出故障类型。研究结果表明:以尺寸batchsize为32、迭代次数为20、学习为0.1、第一层卷积核数为32作为模型参数是最优的。输入图片尺寸为128×128条件下,模型识别的准确率为87.4%,达到对各程度故障进行分类的效果。通过对时域信号特征提取可有效地提高耦合故障类别的判断准确率。

针对传统依靠单一指标判断空化状态方法中存在的效果差和滞后性缺点,在多类特征融合的基础上,对不同工况下产生的空化外特性信号进行探讨,开发出一种以极限学习机(ELM)方法评价液压柱塞泵空化程度的新技术,能够非常准确地测定液压柱塞泵运行阶段出现的空化情况。研究结果表明:通过EMD完成空化状态的分解,再对IMF分量样本熵实施归一化,完成空化处理后形成了不同的样本熵。提高样本熵值后,形成了更复杂变化特征的样本序列。通过与BP神经网络、随机森林方法进行对比,表明采用ELM分类器处理时只需设置简单的结构和系统参数就可以消除人为因素造成的误差波动。用户也可以自主设置隐层节点的个数,极大地增加了系统的适应性。

相对于一般的缓冲器,磁流变液缓冲器(MRFD)在工业应用中逐渐展现出优势,并且有望在探月工程中发挥重要作用。现选取旁通剪切阀式MRFD作为研究对象,推导了其阻尼力的计算公式,总结了缓冲器设计的一些基本准则。通过ANSYS计算不同尺寸的旁通缸的阻尼区的磁感应强度分布,得到缓冲器的阻尼力随旁通缸的尺寸大小变化的关系。最终,通过仿真当施加不同电流时磁感应强度的变化,得到缓冲器阻尼力随线圈电流变化的关系。

对某型挖掘机改装的新型成孔机进行动态性能研究,浅析新型成孔机组成、液压原理及工作原理,建立主阀、动臂液压缸和平衡阀的数学模型,对动臂液压系统进行理论分析。运用AMESim软件建立采用平衡阀方案和液压锁方案的动臂液压系统模型,分析平衡阀和液压锁对新型成孔机动臂下降动态性能的影响。研究表明:采用液压锁方案的动臂下降速度平稳性和快速性均明显优于平衡阀方案。