为提高现有喷油器的动态响应特性,采用超磁致伸缩驱动器(GMA)通过液压腔驱动球阀的形式,提出一种超磁致伸缩式喷油器(GMI)的设计方案。在阐述该喷油器的结构组成和工作原理基础上,基于Jiles-Atherton磁滞模型建立GMA的输出力模型,将其与喷油器液力模型耦合,建立了该喷油器的电-磁-机-液多场耦合模型;基于MATLAB/Simulink模块搭建该喷油器的仿真模型,分析不同偏置磁场下GMA的磁致伸缩曲线,以及不同GMA预应力下的球阀响应曲线;采用遗传算法,选取针阀响应时间为评价指标,对GMA的预应力、进出油孔直径、控制腔容积等关键参数进行优化。结果表明:设计的超磁致伸缩式喷油器具有良好的响应特性,优化使针阀开启延迟降低27.3%,针阀上升时间降低11.0%,针阀关闭延迟降低19.5%,针阀下降时间降低9.9%。

针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模型;采用COMSOL建立了驱动部分仿真模型,并进行输出位移和应力特性分析,采用AMESim建立了喷油器整体模型,并进行喷油速率分析;搭建试验平台,验证了超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器设计方案的有效性。结果显示:当线圈电流为3.6 A时,超磁致伸缩棒的最大输出位移可达52μm;在160 MPa的压力下喷油最低脉宽从1 ms降低到0.15 ms,并且无论脉宽长短,其脉宽-喷油量均具有良好的线性度。结果表明,提出的设计方案可行,为研制出一种高性能的高压共轨式喷油器奠定了理论和技术基础。

以同轴集成式宏微驱动器为对象,以减小其宏动力波动值为目标,在建立其数学模型的基础上,采用COMSOL软件对其结构参数进行优化。通过仿真不同宏动位置时宏动力输出情况,得到5个不同参数对该驱动器宏动力稳定性的影响程度。利用正交试验方法设计出最佳的优化方案,并进行试验验证。结果表明:5个因素对宏微驱动器稳定性影响的强弱程度依次为永磁体厚度dy、宏动线圈厚度dx、气隙大小q、宏动线圈长度Lx、永磁体长度Ly;当dy=4.5 mm、Ly=138 mm、q=5 mm、dx=5

设计了一种以超磁致伸缩驱动器(GMA)为驱动单元,以杠杆式柔性铰链进行位移换向放大的微位移传递机构。根据弹性力学理论,在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导出柔性换向放大机构的放大比和固有频率表达式,运用Matlab软件优化分析柔性铰链的切割半径R和最小厚度t等几何参数,获得了柔性铰链几何参数的最优值,并对优化后的结果进行有限元分析,最后,将仿真结果与理论分析结果进行了对比。研究结果表明,理论分析与有限元分析验证了理论模型的正确性,实现了机构放大倍数高、位移换向呈直线输出的设计目标。

以水液压滑阀的阀芯摩擦副为研究对象，通过在阀芯表面设计微造型结构以改善其动压承载和润滑性能。采用基于N．s方程的CFD方法分析微造型阀芯摩擦副的流场，得到微造型阀芯表面的压力分布曲线、承载力曲线以及摩擦力曲线，研究阀芯叠合量大于2．5mm时，叠合量的大小对微造型阀芯摩擦副动压承载及润滑性能的影响。研究结果表明：光滑阀芯的表面无动压润滑效果，而微造型阀芯的表面可产生油膜动压支撑；且随着阀芯叠合量的减小，微造型阀芯表面的承载力值呈上升趋势，从而使阀芯和阀套间摩擦副的接触摩擦力减小。

水液压技术相对于油压具有安全环保、节约资源、使用方便等诸多优点，是当前国际上流体传动与控制领域研究的热点方向之一，但水液压元件存在的气蚀、磨损、腐蚀及泄漏等共性问题，严重制约了水液压技术的进一步发展。乳化液水液压技术采用高水基的乳化液为工作介质，同时兼顾矿物油介质和纯水介质的优点，在煤矿井下得到应用广泛。介绍了乳化液水液压技术在煤矿支护装备中的应用，分析了其存在的污染、润滑和磨损等问题，并重点阐述了煤矿支护装备中核心部件煤矿水压三用阀阀芯微造型的相关研究进展，最后对煤矿水液压技术的发展趋势进行了总结和展望。