液压阀口节流升温不仅会造成能量损失,而且会引发热变形,造成滑阀滞卡,影响液压机械的稳定性甚至安全性。深入研究阀口温度分布是准确预测热变形的前提。本研究将微小热电偶嵌入简化的平面阀口,测量了阀口开度x在1~3 mm、入口压力p_(in)在0.5~3.0 MPa范围内、阀口节流过程中的壁面温度分布。实验表明:阀口节流升温速度随压差增大而增大,x=2 mm,p_(in)=3.0 MPa时,初始升温速度可达到0.79℃/min;节流作用下的阀口温度分布不均匀,阀口开度较小时温度梯度对压差较为敏感,x=1 mm、p_(in)=3.0 MPa时,阀口壁面的最大温差可达到7.86℃;阀口尖角部位通常会产生明显的局部高温,在3.0 MPa下升温110 min可达到72.9℃,但是在大开度或大压差情况下,阀口竖直壁面亦会产生局部高温。针对这一现象,结合ANSYS Fluent软件中的Fluid-solid-heat coupling模块和Mixture多相流模型进行了综合分析,结...

故障子空间矩阵是基于主元分析故障辨识的常用方法。但常规的故障子空间矩阵仅能描述当故障发生时哪些变量偏离了它们的正常值。当两种故障类型具有相同的故障变量时,故障子空间矩阵不能将它们区分。为了进一步提高故障子空间矩阵的辨识能力,本文提出正负故障子空间矩阵法。新方法不仅揭示了故障变量,并且可以反映变量的变化趋势,这使得故障子空间矩阵所代表的故障类型更加具体。首先,以监测统计量最小为优化目标求出各种故障状态下变量的幅值向量。其次,通过幅值向量求出变量的重构值和符号矩阵。然后,根据重构贡献率最小找到对应的故障子空间矩阵,并将该矩阵与符号矩阵相乘得到正负故障子空间矩阵。最后,根据有方向故障子空间矩阵完成故障辨识。通过对翻车机液压系统的故障辨识结果证明该方法具有较高准确性和普适性。

针对实测振动信号易受噪声污染,而淹没有用信息和克服利用数学形态学滤波器对一维信号进行滤波时结构元素长度选择的经验性和任意性的问题,提出了一种基于形态学差值算子和功率谱熵理论相结合,并与特征能量比相配合的方法来确定最优扁平型结构元素长度以实现最优滤波。首先,利用在不同扁平型结构元素长度下的形态学差分算子对一维振动信号进行滤波处理;其次,对滤波后的信号计算功率谱熵和特征能量比;最后,根据功率谱熵理论和特征能量比方法得出,功率谱熵的最小值所对应的长度即为最优扁平型结构元素的长度。通过对仿真信号和液压泵故障信号的实验验证,表明在通过该方法所得到的最优扁平型结构元素长度下,采用形态学差值算子能够对液压泵故障信号达到最优滤波效果,保留更多的故障特征信息。

针对液压泵滑靴磨损状态的评估问题,提出了一种基于形态差值滤波和形态指数（MI）的方法来有效地诊断滑靴磨损故障并评估其劣化程度。首先,利用形态差值滤波器对现场实测的正常状态和四种不同磨损程度的滑靴故障的振动信号进行滤波处理,提取出清晰的特征信息;其次,对滤波后的振动信号进行有量纲参数和无量纲参数的提取,其中有量纲参数包括首次引入到液压泵健康状态评估领域的MI;最后,通过分析MI对滑靴磨损故障及其劣化程度的敏感性和变化规律,得出MI可以有效地诊断出滑靴磨损故障及评估其劣化程度。

采用Fluent中修正后的RNGk-ε湍流模型、壁面函数、Z-wart空化模型对滑阀V形节流口的空化特性进行数值计算。结果表明:V形阀口产生空化的主要原因是:油液在快速流经阀口时受到了强烈的剪切作用,导致内部微小气泡被释放出来,V形节流槽斜面逐渐生长起来的气泡在节流边脱落,这主要与边界层的分离现象有关。背压对气穴现象有明显的抑制作用,背压较高时空泡的脱落周期变短、空化范围明显减小,气穴位置移向靠近阀芯处。

为了研究大压差、高速瞬变流条件下液压阀口油介质的空气型空化现象与水介质空化存在的差异,明确液压阀口空气型空化流动的形态及周期性行为,建立了可进侧光的可视化实验模型。实验模型将非全周开口V型节流槽阀口结构放大2.8倍,并采用研合面密封,使得实验模型承压能力可达到4.5MPa。通过对高速摄像机获取的实验图像进行灰度化处理,并依据本生溶解度、饱和蒸气压及斯特劳哈尔数研究了不同压差条件下油介质空化流动的周期特性。实验研究表明:当压差在2.0MPa以上时,油液流经V型阀口后会同时存在清晰的附着空化、云状空化和雾状空化;当压差在2.0~3.0MPa时,空化流的演化由空气的析出机制主导,空泡的惯性与流动的周期随压差增大而增长的规律与水空化流动相似;压差增大至3.5~4.5MPa时,气体膨胀机制对空化流的演化起重要作用,附着空化的周期基本...

针对液压泵故障诊断问题,提出了一种基于改进解析模态分解(AMD)、广义形态分形维数(GMFD)和核模糊C均值聚类(KFCMC)相结合的新方法。根据故障特征频率先验知识,在有效二分频范围内对实测液压泵多模态故障振动信号进行AMD分解,并基于欧氏距离法选定实现最优分解的二分频;将基于最优二分频所提取含有丰富运行特征信息的故障分量信号作为数据源,并提取GMFD作为特征向量;利用KFCMC实现对液压泵不同故障的诊断。此外,还利用原始AMD、经验模态分解(EMD)、集总经验模态分解(EEMD)、局部均值分解(LMD)、变分模态分解(VMD)和模糊C均值聚类(FCMC)方法对上述信号进行分析,结果表明所提方法效果要优于上述传统分解和诊断方法。通过对仿真和实测液压泵故障振动信号的实验验证,表明该方法可以有效地诊断液压泵不同故障。

针对液压泵滑靴和斜盘磨损复合故障信号的分离问题,提出了一种基于形态差值算子与特征能量比相结合的方法。首先,将若干种不同长度的结构元素和复合故障信号的形态特征进行匹配,利用形态差值算子提取出若干个信号;其次,分别对上述信号计算两种故障的特征能量比;最后,找出两种故障的最大特征能量比,他们所对应的即为最优匹配结构元素长度,且基于该两种长度的形态差值算子所提取出的两个信号分别为最优分离出的滑靴和斜盘磨损故障信号。通过对实测液压泵复合故障信号的实验验证,表明所提方法能够根据信号形态特征的多样性有效地实现对复合故障信号的最优分离,且比RobustICA方法有效和优越。

针对电液伺服系统非线性振动问题利用SimHydraulics对阀控对称缸位置伺服系统进行建模仿真研究在黏性阻尼、负载弹簧刚度、负载质量等自身结构参数和压力脉动、外负载、库仑摩擦力、管道长度及材质等外部主要因素的影响下系统的非线性动力学行为.研究结果表明：对伺服系统非线性动力学行为进行研究能够发现系统参数对系统动态特性的影响规律对优化伺服系统的结构参数、提高系统运行的稳定性、防止系统产生非线性振动有重要的理论指导意义和工程实际意义.

电磁卸荷阀是乳化液泵站压力控制和过载保护的关键元件但在实际使用约1500h后其主阀套四个出口之间的钢制内壁面几乎被气蚀蚀穿。该文运用AMESim和Fluent对乳化液泵站电磁卸荷阀内部的空化流动进行联合仿真由AMESim仿真阀口开度随时间的变化规律;使用Fluent的Zwart空化模型对阀套的气蚀破坏现象进行研究。研究表明电磁卸荷阀阀口开度越小阀口后部低压区面积越大空化越严重;空化流冲击阀套出口间的壁面气泡迅速溃灭并对内壁材料造成气蚀破坏;主阀频繁开启使气蚀呈脉冲式间歇式地犁沟阀套内壁导致阀套出现裂隙。最后提出了阀腔流域设计的改进办法。