为解决采棉机采棉头液压马达由于负载不断变化引起的转速不稳定和不同步的问题,采用AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方法,对采棉头液压系统进行了AMESim液压系统建模,在施加不断变化的负载情况下进行PID控制和模糊自整定PID控制仿真。结果表明:施加PID控制要比不施加任何控制的液压马达转速更加稳定,转速更加趋近于设定值;模糊自整定PID和PID控制都可以使液压马达转速趋近于设定值,但模糊自整定PID控制比PID的控制马达同步精度更高。

针对新型采棉机滚筒部分采棉头转速不稳定问题,以比例阀控马达恒速控制系统为研究对象,建立阀控马达系统的数学模型,根据此数学模型设计二阶自抗扰控制器,将扰动误差、系统未建模误差等记入系统总误差中,设计状态扩张观测器实时观测并通过非线性控制器直接补偿,然后再对负载干扰设计前馈控制器,补偿稳态误差。仿真结果表明:前馈+ADRC的复合控制效果更优,响应时间和超调量都有明显下降,具有很好的抗干扰能力和鲁棒性。

针对压裂泵流量脉动及压力脉动特性,提出蓄能器-增压缸组合式流体脉动抑制方法,并基于MATLAB/Simulink建立压裂泵及脉动抑制回路的数学模型,根据理论、仿真对比分析了该脉动抑制方法对流量脉动抑制效果。结果表明:蓄能器容积和预充气压力可显著影响流量脉动;当预充气压力为4 MPa、容积为6 L时,流量和压力脉动率分别从39.99%和76.93%降至2.47%和4.89%。

为探寻更为合理的采棉机风机蜗壳宽度,分别建立了5种不同蜗壳宽度的风机模型。采用数值模拟的方法分析研究了蜗壳宽度变化对风机性能的影响,并对比分析了改良后的风机和原风机在不同流量工况下的流场特性。结果表明：随着蜗壳宽度增加,风机性能降低。当蜗壳宽度减小10 mm时,风机全压和吸口负压明显增大,风机性能得到提高;但当蜗壳宽度进一步减小20 mm时,风机性能又明显下降。改良后的风机较原风机流场质量得到了一定程度的改善。

液压阀块是集成式液压系统的核心部件,阀块内孔道损伤对液压系统机能影响重大，导致油液泄漏，甚至会影响阀块内其他油路。为分析自卸车举升系统液压阀块流固耦合情况，采用Solidworks软件建立流道及阀体三维几何模型，采用FLUENT软件对液压阀块内部进油路流场进行定常数值计算。采用ANSYS Workbench软件对液压阀块流道流场和液压阀块阀体进行单向流固耦合计算。重点分析了流道压力损失的位置，比较两种不同相交方式的流道对阀体的影响。结果表明：液流流过直角转弯结构后流速变化和压力损失较大，提出了流道的优化方案，减少了直角转弯处阀体应力集中现象，提高了自卸车举升系统液压阀块的可靠性。

为研究采棉机风机内部流场的影响因素采用Fluent软件对其内部流场进行了数值模拟分析并分析了不同转速和流量工况下风机内部速度场和吸口负压场。计算结果表明：随着转速的增大风机出风口速度、最大运输速度不断增大吸口负压整体呈现不断增大的趋势;随着流量工况的不断增大出风口速度、最大运输速度不断增大吸口负压最小值减小最大值增大。为采棉机风机性能改进提供了有效的借鉴意义。

针对采棉头液压系统振动、泄漏、噪声大、管路结构复杂等问题,在原有液压系统基础上,设计了采棉头举升液压阀块.利用Fluent软件对液压阀块典型孔道进行仿真分析,研究液流在阀块孔道内部流动特性,对液压阀块孔道结构进行优化,减少压力损失,提高能量利用率.同时根据优化结果加工出阀块并进行了试验验证,阀块内部典型孔道压力损失与仿真结果基本吻合,为液压阀块优化设计提供了参考依据.