串联式轴向柱塞泵作为工程机械液压作动系统的核心动力源,其输出性能的好坏直接决定整机的操控性能。提出了通过转位角错配的方法来抑制双泵在合流时产生的流量脉动与压力冲击。首先,通过对双泵柱塞孔的几何分布构型分析,划分了7组大小不同的转位角;然后,利用CFD技术,对不同转位角构型的双泵模型进行流场仿真,对比流量-压力特性,得出当串联泵两套转子系统的结构、类型均一致,且柱塞数目为9个时的最佳转位角为20°;最后,对比了带有最佳转位角构型与原始的零错配构型在不同工况下的输出特性,验证优化效果。研究结果表明:串联式柱塞泵在设置最佳转位角构型后,通过运用双泵输出流量之间存在的固定相位差,实现了合流流量的“错峰”叠加效应,并能够满足任何工况条件下的合流脉动性能均优于无转位角构型,抑制脉动冲击效果显著。

配流盘的阻尼槽结构,对于柱塞泵脉动抑制与减振降噪优化起着至关重要的作用。提出了基于快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)的阻尼槽多目标参数优化方法,对柱塞泵的阻尼槽参数进行优化计算。首先,通过搭建柱塞泵联合仿真模型,求解得到不同阻尼槽结构下的流量特性与变化规律;然后,构建了基于NSGA-Ⅱ的多目标参数优化模型,以柱塞泵的输出流量脉动与斜盘受力冲击均取最小值作为优化目标,进行阻尼槽关键参数寻优。最后,得出优化后柱塞泵的出口流量脉动率相比优化前可降低约35.78%,斜盘合力脉动率降低约9.85%,优化效果较好。通过对仿真结果分析,确定阻尼槽的结构参数对柱塞泵脉动冲击特性影响显著,采用NSGA-Ⅱ算法的多目标参数优化方法,能够有效的求解最优阻尼槽参数,极大提升了阻尼槽结构优化效率。

根据液压消音器的结构特点,提出测量液压消音器衰减性能的试验台设计方案,并给出测量数据的分析方法,为相关实验提供参考。

利用流体管路的网络分析法对液压消音器组成结构进行分析,推导出数学表达式;通过液压消音器特性曲线分析,得出结构参数的变化对衰减性能幅度有着决定影响.

针对实际应用中出现的液压支架立柱降柱过程中安全阀异常开启故障,按照立柱控制系统及其液控单向阀的具体结构,建立降柱过程的AMESim仿真模型,对比分析了改进前后2种立柱液控单向阀作用下的降柱冲击压力特性及立柱液控单向阀的阀芯开启情况。分析结果表明:工作面顶板动载冲击特性与液控单向阀结构参数不匹配是造成支架安全阀开启并损坏的主要原因;原结构立柱液控单向阀由于控制活塞直径过小,在顶板冲击来压时,主阀芯无法及时开启,在0.36 s时间内使立柱安全阀开启16次之多;改进后的立柱液控单向阀,仅会在0.023 s内形成二次冲击,结合系统滞后性及试验验证,在实际应用中可有效避免安全阀多次开启。

为了使装载机转向更加灵巧、轻便、节能,将线控技术应用于液压转向系统。采用变量泵负载敏感液压系统,在Amesim软件中对液压系统进行建模,分析了其工作过程,得到了换向阀阀口开度与泵排量的关系。用MATLAB-Simulink进行控制策略分析,搭建了PID、模糊PID控制模型,针对模糊控制器中的隶属度函数进行优化设计。在不同工况下基于Amesim与Simulink对该系统进行联合仿真。结果表明,该系统具有转向灵敏度高、精度高、节能的优点。

以球面配流盘三角槽为研究对象,采用流场数值模拟方法,得到了三角槽宽度角和深度角对其过流面积的影响规律。在考虑配流副端面间隙的基础上,对使用不同三角槽的柱塞泵进行数值模拟,分析了泵的出口流量和柱塞腔内压力随缸体转角的变化特征。结果表明:球面配流盘三角槽的过流面积随深度角的增长率大于宽度角的,且过流面积越大,在三角槽处发生的油液倒灌量越多,从而增大了柱塞腔内压力提升的速率,缩短倒灌的时长;如过流面积越小,倒灌量越少,不仅使柱塞腔内压力上升缓慢,倒灌现象持续,还使柱塞排油过程延后,导致流量的峰值提高,加大了脉动幅度。

针对故障早期状态信号的微弱与包含脉冲突变成分对故障信号采集、去噪、预测等带来的极大挑战，分析了Morlet小波变换的滤波特性及其时频分辨率，提出了基于参数优化的Morlet小波变化的故障特征提取办法。利用最小Shannon熵方法和奇异值分解的周期检测方法分别对Morlet小波的形状参数口和尺度因子Ⅱ进行优化。最终选择了最优Morlet小波作为滤波内核，对轴承早期状态进行震动检测与分析，从而完成对数控机床主轴轴承的早期状态监测与故障预测。仿真试验和实际应用的结果表明，实际f=232．7Hz，接近故障通过频235．6Hz，推测轴承外圈出现性能下降，完成故障预测。该研究有助于对机械突变故障信号的微弱信号检测和提取，对数控装备的故障诊断、预测及未来故障注入，BIT有重要研究意义。