液压油有效体积弹性模量的检测方法及含气效应

随着电液控制系统对控制精度和动态响应要求的不断提高，液压油体积弹性模量对系统动态性能的影响逐渐显现而变得不可忽视，准确分析和检测弹性模量已经成为高性能电液控制系统设计分析的基础。本项目采用理论分析、直接检测和系统实验验证相结合的方法，研究系统压力和温度等工况参数对油液含气量及其状态的影响，揭示液压油体积弹性模量随含气、压力、温度等参数的变化规律；探索液压油有效体积弹性模量的检测分析方法，研制测量装置；通过液压伺服系统特性分析进一步验证弹性模量分析和检测方法的准确性。预期成果不仅可以提高对液压油弹性模量及其与系统特性相互关系的认识水平，而且对研发适用的液压油弹性模量检测仪器有直接的指导意义，促进液压系统理论的发展。

随着电液控制系统对控制精度和动态响应要求的不断提高，液压油体积弹性模量对系统动态性能的影响逐渐显现而变得不可忽视，准确分析和检测弹性模量已经成为高性能电液控制系统设计分析的基础。. 研究了液压油中溶解气体和游离气体的含量、状态变化，理论和数值仿真分析了单个气泡和气泡群在油液中的运动特性，揭示了气泡尺寸、油液粘度、工作压力和气泡群体间的相互作用等因素对气泡的上升运动速度及形变特性的影响。发现油液中的溶解气体的含量在总的含气量范围内遵循亨利定律，与压力成正比，直至溶解饱和；液压系统常用的温度范围内，油温的变化对空气溶解度基本不产生影响；液压油中的气泡是不断运动的，气泡的上升速度随气泡尺寸的增大而增大；气泡的形变随油液粘度的升高而增大；在真空环境下油液的压力变化对气泡运动基本不产生影响；气泡运动过程中产生融合、排斥等现象，气泡群上升的平均速度大于单个气泡。. 研究了混气油液的含气效应，提出封闭容腔内混气油液有效体积弹性模量的计算模型，仿真分析了在不同初始含气量、油液温度等条件下，弹性模量随油液工作压力的变化规律。发现油液的含气量、工作压力对正割或正切弹性模量的影响显著，弹性模量随油液温度的增加略有减小；压力、温度对弹性模量的影响是通过改变油液中的气泡含量和体积变化实现的。. 针对油液有效体积弹性模量检测和系统特性分析的需要，研制了弹性模量综合实验台，具备抽真空处理、含气量检测、弹性模量检测和伺服阀控缸系统控制特性分析等主要功能。. 实验研究了液压油体积弹性模量随含气量、压力和温度的变化特性。发现在一定的油液温度和油液含气量下，液压油体积弹性模量随着压力的增大而增大并趋于稳定；随着油液温度的升高和含气量的增大，某个压力下的弹性模量值变小；同时通过实验拟合得到了弹性模量的综合表达式。实验结果完善和验证了前述理论研究结果。. 研究了液压油体积弹性模量对伺服系统阶跃响应特性的影响。比较分析了不同系统压力下弹性模量为常量和变量阶跃响应特性，同时分析了油液温度变化对伺服系统阶跃响应特性的影响，发现油液升高将削减系统的快速性和稳定性。分析指出弹性模量取常量对于能液压系统性能分析带来的误差。. 基于上述研究成果，发表论文11篇（SCI收录3篇，EI收录5篇）；申请专利8项（授权发明专利3项，实用新型3项）；培养研究生7人（博士2人，硕士生5人）