针对模板回转液压缸自带缓冲节流阀流量调节分辨率不足的问题,借鉴缸尾常用缓冲结构,进行缸头缓冲结构的理论计算,并增设可调节的单向节流阀和溢流阀。结合液压回路进行原理说明,可为类似缓冲结构的设计提供参考。

基于双向双列菱形孔织构端面流体密封的理论控制模型,采用有限元分析的方法研究菱形孔结构、排布方式和工况参数对密封性能的影响规律,研究菱形孔双向泵送作用对机械密封动压润滑性能影响规律及内在运行机制。结果表明随外压增大,内外径处的压差逐渐增强,开启力和泄漏率逐渐增大,液膜刚度是先减再增而后减小;随转速增加,开启力、液膜刚度和泄漏率均呈快速增大的变化趋势;随着基础膜厚增大,开启力、液膜刚度先快后缓慢减小,而泄漏率则迅速增加;端面加工出的双向双列菱形孔织构可将间隙内流体进行回吸,从而减少泄漏率,提高了端面间隙的润滑性能,通过排布形式各异的菱形孔及结构参数的优化设计可实现密封特性的提升。

针对菱形孔织构端面液体润滑机械密封,采用有限元法求解Reynolds方程,研究不同工况条件下、结构和材料的静圆环与之配对动圆环的力变形情况及摩擦扭矩、开启力和液膜刚度等的变化规律,分析端面变形对密封性能的影响。结果表明:菱形孔织构及静压差可使密封端面产生周期性波式和径向锥度变形,变形又将产生新的动压和静压效应,与原来的菱形孔织构和静压差产生的动、静压效应相互叠加,可显著增强机械密封的性能;弹性模量和密封环厚度对端面变形及密封性能也有较大影响;另外,端面变形并非均为有害行为,最小变形并非对应最佳密封性能,应针对具体工况、结构和材料对端面密封进行优化设计,以期获得最佳密封结构。

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽度比在低、高压工况下对密封性能的影响规律。结果表明:随锥度?的增大,高压区缩小,低压区扩张,孔区内液体所形成的压力峰值越来越陡峭,使得静圆环端面上产生周期性波式变形和倾斜锥度变形,变形情况与膜压场的形状相类似;动圆环端面锥度变形比较明显,波式变形不明显,且随?的增大,锥度变形也越来越大。无论是对于较低速、低压或是较高速、高压状态下的机械密封,当端面特征几何结构参数选取为锥度?=0.8~1.6、锥面宽度比γ=0.8~1时,机械密封均可获得优良的综合性能。

依托国家科技重大专项,分别进行160、180、200通径插装阀设计计算,并给出经验设计参考值,基于ANSYS FLUENT仿真验证规定压降条件下阀的最大流量特性。作为国家标准GB/T 2877-2007的有效补充,针对200通径插装阀紧固螺钉进行静载、动载强度校核,并给出预紧力和拧紧力矩控制的参考值。经测试,所设计的插装阀性能良好,满足有关设计要求。

静压造型线采用液压传动,常规动力系统由三相异步电机驱动,通常系统发热严重,存在较高的功率损失。为有效降低系统能耗,依托“清洁铸造、锻压设备绿色产品设计平台及示范应用”国家科技重大专项,液压系统采用伺服直驱泵控技术方案,由控制时序得出负载流量循环,进而折算为伺服电机转速,充分发挥液压传动与电气控制的双重优点。实践表明,伺服电机能快速响应指令变化,达到负载流量、压力匹配,与常规动力系统相比具有较低的能耗。本次实践将对新设备设计及旧设备改造具有重要的参考价值。

依托国家科技重大专项,对插装阀圆柱螺旋压缩弹簧系列化设计过程中的常用公式进行总结,异议之处给出倾向性见解,并进行理论分析、设计计算与试验验证。实践结果表明,计算方法及调整思路切实可行,所设计的系列化压缩弹簧均满足相应极限偏差要求,可为液压件压缩弹簧系列化设计提供有效参考。

采用壳体形貌优化对汽车油盘进行了动力学再设计。由于高阶模态阻尼的指数式增大,因此会削弱高阶频率的共振,在这里只考虑前12阶本征频率对油盘的动力学特性的影响。分别以前12阶频率最大化和600Hz的带隙优化为设计目标,分别通过两次模态优化迭代,成功的将油盘前12阶频率提升至高于启动频率(0~200)Hz以上,同时也将这些本征频率成功的驱离稳定工况下的600Hz范围。最后将优化后的结果,采用有限元模态分析验证,并将相应的优化模型采用数控加工成型的方式制备出来,实现了设计,优化和制造的一体化过程。

针对某方向型二通插装阀,建立了动态特性数学模型,基于AMESim建立了仿真模型并验证模型的正确性。针对阀芯启闭过程进行仿真分析,得出液阻直径、弹簧刚度、系统工作压力、阀芯行程等对动态特性有较大影响,为进行二通插装阀元件及系统设计提供参考。

对800m L/r径向柱塞泵主要结构参数的选取进行了全新的设计计算,建立了瞬时理论流量的数学模型确定了主要结构参数;分析了不同参数对径向柱塞泵流量脉动的影响并计算出脉动系数,分析结果表明对于大排量的径向柱塞泵利用几何相似的有关系数进行计算已经不适用。该文对大排量的径向柱塞泵的系列化有一定的参考价值。