流体传动与控制技术是现代机械工程的基础技术,由于其具有功率密度高、动态响应快、无极调速稳、柔性且自润滑等独特的技术优势,已经成为了国民经济中不同领域的各类机械装备实现传动与控制的重要技术手段。作为动力传动与控制技术领域的重要组成部分,流体传动与控制技术已经发展成为一门集众多学科于一体的高度交叉和融合的综合性学科,具有显著...
液压缸驱动的机械臂,由于自身重量较大,举升过程中会累积很大的重力势能,在下降过程经过液压阀的节流作用转换为热能耗散掉,不仅浪费能源,还需要额外的冷却装置进行散热,进一步增加系统的能耗和成本,解决方法是高效率地回收和利用这部分能量。对重力势能电气回收利用方式和液压回收利用方式的国内外研究现状进行全面的分析对比,根据重力势能回收...
液压传动(包括油液压和水液压)具有刚性好、结构紧凑、承载能力高、功率重量比大、响应速度快等突出优点,在深海高压环境下压力补偿相对容易;同时,液压传动的失效模式为渐进式(如压力、流量逐渐下降等),给设备操作人员提供预警时间,可有效避免突发式的故障,提高设备的安全性,因此,液压技术在深海装备上得到了广泛的应用。在分析液压技术在深海装...
液滴碰撞高温固体表面因其相变换热过程广泛应用于内燃机、灭火装置和冷却系统等。在不同的固体表面温度下,液滴表现出不同的沸腾形式。其中,Leidenfrost状态因固液接触面气流层的隔绝作用阻碍热交换,成为阻碍高温换热的关键因素。然而,Leidenfrost状态因气流层带来的自润滑性使液滴在自迁移运动方面具有广泛的应用前景,已成为目前流体定向运动...
在半导体、食品和医药等行业的生产制造过程中需要输运清洁和易损的产品。传统的接触式输运方式容易造成产品表面出现刮痕、裂纹,同时还存在静电和金属污染等诸多问题,已无法适应技术发展的需求。无摩擦非接触的方式在满足精度、洁净度和可靠性等要求方面具有极大优势。综述了国内外无接触悬浮技术的研究现状,概括对比了不同技术的特点、应用对...
左心室辅助装置被用于治疗严重的心力衰竭,目前第三代左心室辅助装置采用液力悬浮或磁力悬浮手段,让转子悬浮在腔室中,从而完全避免机械磨损。然而,磁力悬浮需要主动控制和额外能耗,不利于长时间续航。而液力悬浮轴承间隙很小(通常小于100μm),在这一微小间隙中,会产生高切应力和滞流点,从而造成血液损伤。为此设计一种采用新型喷射悬浮手段的血...
咳嗽是人体的一种保护性呼吸道反射。当呼吸道受到刺激后,通过咳嗽动作以排出呼吸道分泌物或异物,来保持呼吸道的清洁和通畅。然而对于重症监护室(ICU)中机械通气的患者来说,由于建立人工气道,不能产生有效咳嗽,痰液会淤积在呼吸道内进而危及生命。吸痰是机械通气病人保持呼吸道通畅,改善肺泡通气和换气功能的一种重要方法。然而现有的吸痰技术...
冠状动脉内斑块的破损是引起急性心血管事件的主要原因。而对于斑块易损性的诊断,不仅需要掌握其形态特性,斑块的组成成分(尤其是脂质)、及其浓度的空间分布也是非常关键的信息。针对该需求,研发一套高精度的光声光谱成像系统,可以用于斑块成分的识别、分离、浓度定量分析,并在空间成像。与以往的研究相比,该系统通过透射式光声共焦的设计,大幅...
组织工程骨支架内部微孔结构对于营养液的渗入和细胞的长入有着至关重要的影响,也直接关系到支架是否能够代替缺损部位的骨骼,继续发挥其作用与功能。根据骨骼内部微孔结构的扫描电镜形貌设计三种微孔单胞模型,并利用ADINA有限元分析软件对组织工程骨支架微孔单胞模型内营养液的流动性能进行了数值模拟,得到不同类型微孔单胞模型内部流场的压力...
基于单目单灯的视觉导引和具有旋转能力的接驳站,自主水下航行器的末端入坞得到了研究。首先对末端导引入坞方案的基本原理包括方案中使用到的各个坐标系进行了描述;自主水下航行器、可旋转的接驳基站和视觉导引系统组成了用以验证末端导引入坞方案的试验平台;该方案采用的导引控制算法包括视觉导引算法、自主水下航行器入坞控制算法和水下接驳...
海流的湍流特性、剪切作用等会在叶轮平面内引起非对称载荷。以120 kW水平轴海流能发电机组为对象,对基于Fuzzy PID参数自整定的独立变桨载荷控制策略进行研究以降低叶轮的非对称载荷。建立叶片旋转坐标系和叶轮固定坐标系,将叶片所受力和力矩转换到叶轮,得到叶轮的俯仰力矩和偏航力矩。对线性化后的机组载荷模型进行Coleman变换,将叶根弯矩变换...
为提高液压型风力发电机组的电网适应性和低电压穿越能力,针对机组低电压穿越过程中的能量调控问题,提出一种基于分层控制思想的低电压穿越控制方法,即设计出基于风力机调桨控制的顶层控制、基于变量马达摆角控制的中层控制和基于节流阀开度控制的底层控制。为实现机组在控制过程中多变量的协调控制,以风力机弃风最小、惯性储能最大和节流阀能耗...
塔设备风诱导振动对卡门涡脱落及气动特性的影响规律研究对于塔设备共振预测和设计计算十分重要,对塔设备振动下的气动特性问题进行数值模拟研究。采用数值求解N-S方程结合Transition SST湍流模型的方法模拟塔设备周围气流的非定常流动,获得塔外表面的风压系数分布,并结合试验数据验证了文中模拟方法的准确性;继而将塔设备振动简化为正弦运动,采...
为了提高H型风轮的启动性能,在叶片上安装绊线对风轮进行流动控制,通过对某三叶片H型风轮进行风洞试验,得到风轮在不同相位位置的静扭矩分布以及启动过程中转速随时间变化曲线。分析绊线在不同风速下对H型风轮启动特性的影响效果,并确定绊线作为流动控制手段的适用风速范围。结果表明:绊线使得风轮在大部分相位位置处的静扭矩得到提高,但是在个...
斜轴式轴向柱塞泵作为电动静液压作动器(Electro-hydrostatic actuator,EHA)液压系统的重要元件,高转速、高工作压力是实现其小型化、轻量化的重要手段。柱塞副是斜轴式轴向柱塞泵中重要的两对摩擦副之一,对斜轴式轴向柱塞泵的工作状况起着直接影响。随着缸体转动,柱塞在缸体柱塞孔中的位姿朝着各个方向不断变化,柱塞副泄漏量也随之变化。为准确...
气动伺服系统的摩擦力/驱动之比较大,摩擦力模型复杂、受影响因素较多且存在一定的不确定性,导致精确建模比较困难;另一方面,摩擦力和气体的低刚度、弱阻尼特性相互作用导致爬行、黏滑振荡现象,严重影响了伺服系统的动态及稳态性能的提升。在综合考虑摩擦力特征、系统自身非线性、未建模动态不确定性及摩擦力和系统性能相互影响的基础上,结合LuG...
锥阀是压力控制阀中常用的阀结构形式,其阀芯的轴向振荡直接影响着压力控制阀的调压精度和工作稳定性。针对先导级锥阀,运用可视化的试验方法,研究锥阀在弹簧预压缩量不变且开启压力低于2.5 MPa时的阀芯振荡过程和阀口空化现象。结果表明,阀芯的振荡型态与流量密切相关。在流量低于2.0L/min的失稳振荡现象中,阀芯会撞击阀座,阀口处流场瞬间断流,...
滤膜堵塞法是一种半定量的油液污染度检测方法,研究固体颗粒尺寸分布与滤膜堵塞机理的关系有助于该检测方法的定量化。利用AC细粉尘及煤粉配制了8种不同尺寸分布的悬浮溶液,选择了10μm、15μm两种不同尺寸的微孔滤膜,对其堵塞机理与溶液中固体颗粒尺寸分布的关系进行试验研究。基于膜孔尺寸将颗粒划分为可通过颗粒、敏感颗粒、架桥颗粒及易挡孔颗...
斜盘式轴向柱塞泵内柱塞偶件间油膜为相对运动的偶件提供润滑及密封作用。油膜流动将直接影响柱塞偶件的工作性能。深入分析偶件间油膜的流动规律对设计与优化柱塞偶件有重要意义。基于Navier-Stokes(N-S)方程,引入Navier边界滑移推导偶件间油膜流动方程,根据柱塞运动的周期性规律,分析单个周期内滑移长度和柱塞泵转速对油膜流动剪应力及流量的...
液压驱动型足式机器人在运动过程中各关节液压驱动单元(Hydraulic drive unit,HDU)多采用基于液压控制内环的外环阻抗控制方法,其中液压控制内环可分为位置闭环控制和力闭环控制。当液压控制内环采用位置闭环控制时,其位置控制性能直接决定了外环阻抗控制性能,所以,一种针对HDU的高精度的位置控制方法具有重要研究意义。针对以上研究意义,首先对...
人体行走时足底蕴藏着丰富的能量,该能量的有效回收可有效缓解穿戴电子产品、助力外骨骼等设备的能量供给问题。设计出一种将行走能量转化为液压能的能量回收机构,可供采用液压驱动的人工外骨骼循环利用。为弥补现有行走能量回收研究中往往忽略下肢行走动力学的不足,在分析步态特征的基础上,建立单腿行走过程的三自由度动力学模型。以正常成年人...
为提高液压驱动移动机器人的能量利用效率,研制出一种摆盘式液压关节。该关节输出转矩大,结构紧凑,体积小,易于加工,可连续回转。摆盘式液压关节内部具有多个液压缸,通过开关阀控制不同液压缸的不同腔体与高压油路连接,使关节在负载压力与泵的输出压力相等的情况下,实现关节的输出力矩与负载力矩相匹配,同时降低单泵源多执行器系统中控制阀阀口...
欠驱动夹具有一定的包络和强力抓取能力,但由于欠驱动机构的存在,夹持系统更容易因外界干扰影响其稳定性。夹持构型及欠驱动元件的设计参数对欠驱动夹具的夹持稳定性影响尚未被揭示。提出通过分析夹具夹持状态小位移与力的关系,建立欠驱动夹具动力学方程,得到欠驱动夹持接触物体的等效刚度。对被夹持物体的动力学方程建模,构造能量函数,得到判定...
液压挖掘机在作业中,动臂将高频次大范围举升和下降,现有挖掘机无能量回收装置,大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量,对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究,在此基础上,提出采用三腔液压缸直接转换利用挖掘机重力势能的系统原理。三腔液压缸是在原两腔液压缸基础上,将双腔液压缸无杆腔分为两个容腔...
传统的车辆换档液压缓冲阀主要依靠节流小孔以及弹簧的相互作用来控制离合器内油液的压力,使其在一段时间内缓慢的上升,但其调节灵活度低,适应性较差,为此首次提出采用2D数字技术应用于车辆换档缓冲领域,设计2D数字缓冲阀,利用2D数字先导阀芯产生的推力推动主阀芯运动,进而控制缓冲阀出口的油液压力。介绍2D数字缓冲阀的结构和工作原理,并建立2D...
液压挖掘机作业时,动臂频繁升降,举升过程中工作装置集聚的大容量重力势能,在下降时经控制阀转换为热能耗散掉,不仅造成非常大的能量损失,也使油液温度快速升高,需附加额外的冷却装置进行散热,油温的升高也常常引发液压系统故障。为此,提出电动缸为主、液压缸-蓄能器组合为辅的液电混合动臂驱动解决方案。动臂下降时,工作装置的重力势能转化为液...
提出一种有别于常规阀配流泵的'斜盘转动而缸体不动'而采用缸体和配流阀一起旋转的双斜盘阀配流轴向柱塞式液压电机泵。建立该泵配流机构的数学模型,研究各种结构参数和工作参数对配流特性的影响,尤其是配流阀芯所受离心力对配流特性的影响。以仿真模型和得出的单个柱塞腔的压力响应曲线和输出流量曲线为基础,研究该类型泵流量脉动和侧向力脉动...
磁控形状记忆合金(Magnetic shape memory alloy, MSMA)是近年来新兴的一种智能材料,兼具传统智能材料如压电和超磁致伸缩材料响应快以及温控形状记忆合金应变大的特点,非常适合作为高性能驱动元件。在分析MSMA变形机理的基础上推导出材料的本构方程,引入温度作为材料变形影响因素修正了模型,并改进现有方程在材料预压力不为零时无法准确描述其...
为提高磁珠分离式生物医学样品的提取效率,采用永磁和软磁体相结合的磁场设计结构,提出一种新型磁珠分离式样品提取微流控芯片。利用静磁学和流体力学基本原理推导出流场中磁珠运动的速度模型,通过多物理场耦合仿真软件对流场中磁珠运动规律进行瞬态仿真,分析软磁体的结构和分布对微流道内磁珠的水平分速度以及竖直分速度的影响关系,计算不同设...
针对射流管伺服阀高温试验中出现的不规则、不可重复的特性,提出将阀体、阀套、阀芯均简化为规则金属体,根据带残余应力的规则金属体在变温度场内的尺寸变化规律,分析了温升对偶件配合的影响及其与伺服阀故障之间的映射关系。结果表明:高温环境下,铝阀体与钢阀套的径向间隙变大,且阀套在轴向获得一定的自由移动空间,破坏了压装其上的接收器与射...
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