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航空液压泵仿生触觉感知滑靴系统

时间:2024-10-15 点击数:

1、应用场景

航空液压泵是整个液压系统中设计难度最大、结构最复杂的液压元件。面向空军主战装备“高性能高压柱塞泵”卡脖子技术需求,针对当前军用飞机液压泵滑靴副承载面临的供油压力波动适应性差、抗磨性能不佳和磨损自愈困难三大技术难题,研制一种承载能力更强的新型滑靴系统。相比传统滑靴副,新型滑靴系统可获得更大的油膜刚度和承载力,兼具更好的供油压力适应性,并具备一定的表面磨损自补偿和自修复能力,可大幅提升航空液压泵可靠性和迅速自愈能力。

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图1仿生触觉感知滑靴系统

2、技术优势

航空液压泵仿生触觉感知滑靴系统由感知触发、静压支承和磨损自愈三个子系统组成,相比传统滑靴副可获得更大的油膜刚度和承载力,兼具更好的供油压力适应性,并具备一定的表面磨损自补偿和自修复能力,可大幅提升航空液压泵功率密度、可靠性和延长其使用寿命。新型滑靴系统的承载系数、油膜刚度、响应时间、摩擦系数和磨损量等相关性能参数均优于国内外相关企事业单位和研究院所的性能指标。

表1新型滑靴系统的功能和效果

功能

自主调控承载性能

自主补偿轻度磨损

自主修复严重磨损

效果

提升功率密度

增强可靠性

提高使用寿命

表2与传统滑靴副性能指标对比

性能参数

承载系数

油膜刚度

响应时间

摩擦系数

磨损量

修复膜弹性模量

修复膜纳米硬度

相比传统滑靴副

提升32.9%

提升82.3%

减少40.5%

降低48.7%-53.2%

降低34.8%-38.9%

提升15.1%

提升36.7%










3、关键问题

(1)创新设计出一种感知触发系统替代传统静压支承的固定阻尼结构,使滑靴系统产生类皮肤神经感受器压力感知和类大脑皮层指令发送功能,既能够感知滑靴底面油膜产生的压迫感,又能够自主发送控制指令,自主调节滑靴副承载性能,实现更大的油膜刚度和承载力。

(2)创新设计出一种自感知滑靴机构,使其拥有类皮肤神经感受器摩擦感知功能,不仅能够感知滑靴磨损产生的流量变化,而且能够通过机构中的压差恒定器实现类大脑皮层指令发送功能,自主发送指令和自主调节油膜承载稳定性,增强滑靴副磨损自主补偿能力。

(3)创新设计出一种滑靴副磨损自愈系统,通过设计出的感知触发系统类皮肤神经感受器摩擦感知和类大脑皮层指令发送功能,可实现滑靴严重磨损故障的自主预测,并激活带有自修复添加液的油液免疫机制,在不停机条件下可实现滑靴副磨损表面的自主修复。

应用场景:以上成果对高端液压泵高性能、高可靠性和长寿命的设计可提供理论支撑,提出的仿生触觉感知滑靴系统可为液压泵产品的智能化升级提供设计思路,滑靴系统的触觉感知功能可为液压泵故障诊断提供更加完备的原始数据。

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