上银奖 | 面向负载口独立控制的可编程阀关键技术研究——钟麒

2021-04-08

2021年3月21日,第十届“上银优秀机械博士论文奖”颁奖典礼在武汉隆重举行。“上银优秀机械博士论文奖”旨在提高中国(大陆、台湾及港澳地区)机械工程领域博士生的教育质量,鼓励科技创新,增进企业界与学术界互动,是国内机械工程领域博士论文的最高荣誉。

2020年第十届上银优秀机械博士论文奖,授银、铜、优秀、佳作、特别奖共25篇论文。

其中,由浙江大学杨华勇、张斌指导,钟麒完成的《面向负载口独立控制的可编程阀关键技术研究》获得铜奖;由浙江大学徐兵、张军辉指导,潮群完成的《EHA轴向柱塞泵高速化若干关键技术研究》获得优秀奖。

现将这两篇获奖论文分享给大家,为广大读者及研究人员提供新的研究思路,为作者及团队提供展示平台。

研究背景


液压技术作为机械传动与信息控制的接口技术,是大型装备智能化发展的重要环节。液压阀是液压系统的核心控制元件,其性能直接决定了装备的表现。现有液压阀多为单阀芯结构,且采用连续流体驱动、控制模式固定,导致液压阀功能单一、鲁棒性差、智能化程度低。因此,亟需提出液压阀创新构型,并研究其可编程控制方法,使液压阀更高效、更智能。本论文选题源于国家科技支撑计划《面向智能型工程机械的数字式液压元件关键技术研究》,围绕高频离散流体生成与融合机理以及双阀芯液压阀可编程精准运动控制这两大关键科学问题,针对高频离散流体生成与传动控制、液压阀可编程控制以及双阀芯液压阀负载口独立控制三大技术挑战展开研究,选题具有很强的工程应用背景和重要的学术研究价值。研究成果为新一代阀口独立控制型液压阀的研制提供了理论基础与技术支撑,也为数字液压技术和负载口独立控制技术在液压阀上的结合提供了有益参考,对提升液压阀及其阀控系统的综合性能具有重要意义。

研究成果

本论文被评为中国机械工程学会第10届上银优秀机械博士论文奖(铜奖)。围绕上述研究成果,累计发表SCI/EI/国际会议论文14篇,申请发明专利30余项,已授权发明专利11项,软件著作权20余项。

成果1

01

发明了对称式双阀芯液压阀构型,将系统层面才具有的负载口独立控制功能集成到了单个液压阀元件中,提高了液压阀灵活性,丰富了液压阀功能。

图1 比例先导双阀芯液压阀样机及其原理图

成果2

02

首创了数字液压技术驱动双阀芯液压阀构型,使液压阀同时具备数字液压技术的快速性和负载口独立控制技术的灵活性,不仅提高了先导级的响应速度和抗污染能力,还提升了整阀的可靠性。

图2 数字液压先导双阀芯液压阀样机及其原理图

成果3

03

发明了数字开关阀的多电压自适应驱动方法,将数字开关阀的动态特性了提高34.6%,动态特性的波动范围从原有的25.2 ms缩短至0.3 ms,热损耗降低88.8%,线圈温升降低69.9%,实现了数字开关阀高频响低功耗驱动。

成果4

04

发明了多传感融合液压阀可编程控制方法,实现了单个液压阀具备阀芯位移、油腔压力和阀口流量控制等功能。在挖掘机上应用时,系统的压力稳定时间最短仅为120 ms,流量稳定时间最短仅为100 ms。


研究团队介绍

浙江大学数字液压团队,是一个由杨华勇院士领衔的面向智能型数字式液压元件的科研团队,多年来一直从事数字式液压元件的结构设计与优化、控制单元研发以及数字控制策略方面的研究。团队结合当下数字液压和智能装备的研究热点,致力于将数字式液压元件智能化,并完成与工程装备的整合。

目前,团队主要成员包括1名工程院院士,1名副研究员,2名博士后,3名博士研究生,4名硕士研究生。

团队负责人介绍

杨华勇,1982年毕业于华中科技大学,1988年获英国巴斯大学博士学位。中国工程院院士,流体传动与控制领域专家,国家杰出青年基金获得者,长江学者特聘教授,2018年1月当选浙江省政协常委、全国政协委员。

现任浙江大学机械工程学院院长、浙江大学高端装备研究院院长、中国机械工程学会流体传动与控制分会名誉主任,《生物设计与制造(英文)》期刊、《浙江大学学报英文版A辑》、《工程设计学报》主编。

在电液控制基础理论、基础元件和系统、以及盾构和电梯装备关键技术开发和工程应用方面开展了系列的研究,形成了“理论-元件-系统-装备-应用”完整的技术路线,对我国机电液装备的自主研发作出了重要贡献,取得了显著的经济效益。

研究方向还包括智能制造和生物制造关键技术与装备等,科研探索创新工作获得多项奖励:其“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”获2012年度国家科技进步奖一等奖(排1),“电液比例节能型电梯液压速度控制技术”获2003年度国家科技进步二等奖(排1)。2013年获何梁何立科学技术奖。2017年获英国机械工程师学会2017年度约瑟夫.布拉马奖。2018年获第四届中国出版政府奖图书奖、国家级教学成果二等奖(排1)、高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)科技进步奖一等奖(排1)。

其他部分主要团队成员

张斌,工学博士,副研究员,博士生导师,现就职于浙江大学机械工程学院,流体动力及机电系统国家重点实验室。

牛津大学访问学者。中国机械工程学会智能流控委员、副主任兼秘书长;Biodesign and Manufacture杂志副主编,中国机械工程学会高级会员,中国工程机械学会特大型工程运输车辆分会常务理事。

作为项目负责人承担国家重点研发计划、国家十二五科技支撑计划、国家自然科学基金、国家04专项子课题等国家省部级和企业项目二十多项,曾获得贵州省技术发明一等奖,中国机械工业科学技术一等奖,中国机械工程青年科技奖,发表SCI/EI论文50余篇,申请国家发明专利60余项(授权30余项),授权软件著作权21项。

钟麒,2019年获浙江大学工学博士学位,现为浙江工业大学朝晖特聘副研究员、硕士研究生导师。

中国机械工程学会高级会员,中国机械工程学会流体传动与控制分会智能流控委员,中国机械工程学会流体传动与控制分会青年工作委员。

作为负责人承担国家省部级项目3项,企业项目3项,曾获得贵州省技术发明一等奖、上银优秀机械博士论文奖铜奖、中国青少年科技创新奖。发表SCI/EI论文10余篇,申请国家发明专利50余项(授权10余项),授权软件著作权30余项。



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