在流体传动系统中,柱塞泵的振动噪声已经成为影响性能的关键指标之一,其主要激励源是出口压力脉动。为研究柱塞泵的振动噪声,搭建了柱塞泵的AMESim模型,在变量机构回路中加入阻尼孔元件,仿真结果表明,其可以有效降低出口的压力脉动。通过试验测试柱塞泵在加入阻尼孔前后在不同转速下的压力和振动信号,利用小波包对信号进行消噪处理,再经过傅里叶变换得到功率谱密度。结果表明,仿真所得压力在误差允许范围,且加入阻尼孔元件后振动信号的功率谱幅值至少可以降低50%。

针对变转速工况轴向柱塞泵故障诊断时故障特征提取困难的问题,提出了基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的诊断方法。首先使用多项式Chirplet变换估计瞬时频率;然后基于估计的瞬时频率重采样,将时域非平稳信号转化为角域平稳信号;最后对角域信号进行变分模态分解。根据峭度对所得的本征模态函数分量进行重构并作包络阶次谱分析,判断轴向柱塞泵中轴承的故障类型。实验结果表明,该方法有效提取了变转速工况轴向柱塞泵轴承的故障特征。

针对轴向柱塞泵配流副滑摩过程中由摩擦温升所引起的摩擦磨损问题,建立配流副轴对称非稳态热传导方程,利用ABAQUS有限元软件进行配流副摩擦磨损及热力耦合特性分析,并利用端面摩擦磨损试验机进行试验验证。结果表明:在滑摩初期,相比于中低压力,高压力工况更易发生磨粒磨损;随着滑摩进行,材料表面粗糙峰被磨平,加之温度上升,材料强度下降,高转速取代高压力成为接触面温度和摩擦系数增大的主要影响因素,此时的磨损机制主要为黏着磨损;在滑摩过程中,外径出现了应力集中现象,且接触压力高于内径;转速及压力对配流副摩擦温升及磨损特性的影响是非线性的,在相同PV值下,转速比压力的影响更为显著。

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,不能大规模接入电网。压缩空气储能作为大规模储能技术可以调节电网负荷,削峰填谷,解决上述问题。目前压缩空气储能系统的压缩空气都是在体积恒定的容器中储存,压缩空气在释放时经过减压阀节流减压至预定的较低压力,浪费了大量的有用能,导致系统效率低,压缩空气利用率低。等压压缩空气储能通过保持压缩空气在储存和释放时压力的恒定,解决系统效率低的问题。基于质量守恒和能量守恒定律,建立压缩空气的热力学模型,采用基于气-液相变的等压方法,系统效率提高了12.18%。

以压缩空气作为介质,在内径为65 mm的管中分别进行稀相与密相气力输送实验,并据此研究了压力信号与流型的关系。通过分析压力信号的波动和功率谱密度,发现压力信号与颗粒输送流型存在密切关联。研究表明:密相气力输送系统压力信号的波动范围和波动标准差均远大于稀相输送;并且密相气力输送系统压力信号的概率密度分布分散,总体呈现典型的正态分布特征;通过分析压力信号的功率谱发现,稀相气力输送系统的压力信号以低频信号为主,而密相气力输送系统的压力信号在高、中、低频段均有分布。

传统理论分析认为,内啮合泵的出口压力脉动频谱主要集中在齿轮轴的齿数与转速乘积的倍频处,通常处于高频段且幅值较小。然而,在实际工程中发现,泵的出口压力脉动频谱往往在低频段存在较大的幅值,导致了脉动的大幅上升。建立内啮合泵出口压力脉动的集中参数模型,模型考虑了齿轮副的端面平面度误差,进而研究端面平面度误差对泵的内泄漏量及压力脉动的影响。分析结果指出,泵的出口压力脉动包括“小波”和“大波”两种脉动成分;其中,“小波”成分符合传统理论分析,而“大波”成分集中在低频段且主要由齿轮副的端面平面度误差引起。通过对泵出口压力脉动进行试验,这两种脉动成分得到了验证。

针对双缸变幅系统在变幅下落时两侧油缸无杆腔压力存在偏差,即负载向一侧油缸偏载的问题,以某款消防车的变幅系统为载体进行防偏载技术研究,找出导致双缸偏载的根源,并提出改进方案。结合测试数据及电液系统参数,采用联合仿真方法,搭建双缸变幅机电液系统仿真模型,优化了改进方案。仿真结果和整机测试数据均表明:采用防偏载阀并合理设置其调定压力,能有效降低变幅下落时两侧油缸压力偏差幅值,防偏载效果显著。

排气阀作为压力容器中的一个重要部件,其工作性能的可靠性直接影响着整机的工作质量。基于流体力学的基本方程,对一种新型自动排气阀的浮子受力情况进行了分析,计算了满足浮子动作要求的浮子阀座的临界间隙,分析了不同的入口流量、浮子高度、浮子壁厚和阀座内径对临界间隙的影响。应用Fluent对自动排气阀进行了流场仿真分析,获得了阀体内的流速、压力分布及浮子受力状况。针对仿真结果对浮子结构进行了优化,并对优化后的浮子受力情况和临界间隙进行了分析计算,再次仿真的结果表明,优化后的自动排气阀有着更好的工作性能,提高了设备运行的可靠性。

为深入了解外啮合齿轮泵运行中流致噪声规律,基于CFD和Lighthill声类比理论建立其流致噪声数值仿真模型,以研究不同转速工况下外啮合齿轮泵流致噪声特性,并搭建实验测试系统,用水听器对泵的出口2倍管径处流体噪声进行测量,以获得其时域和频域信息。结果表明:流致噪声由离散噪声和宽频带噪声构成,且基频及其倍频为流致噪声的主要频率;泵体辐射噪声的强度随齿轮转速的增加而非线性单调增长,且在1000~2000 r/min转速区间辐射噪声急剧增长(增量约20 dB);流致噪声的主频是由压力脉动的主频以及壳体的固有频率共同决定的。

随着石油钻采的不断发展,钻井施工难度日益加大,很难满足井下石油钻采作业强度和效率的需要。在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了石油钻机关键设备中钻孔器、防喷器、泄油器和油管牵引器的液压系统。为推动国产石油钻采系统关键设备技术水平的提高,在分析井下石油钻采关键设备中液压系统的主要特征并对其组成和功能进行评述的基础上,对国内外液压系统在石油钻机上的应用现状进行综述。结合国内外研究进展,提出了井下石油钻采关键设备中液压系统向高可靠性、高劳动强度、高工作效率和低故障率方向发展的建议。