2015年, 第0卷, 第07期　刊出日期：2015-07-15

  

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  航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载2）航空液压泵典型失效模式及加速方法

  马纪明, 阮凌燕, 付永领, 陈娟, 祁晓野, 罗经

  液压与气动. 2015, 0(07): 1-6. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.001

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  液压柱塞泵有磨损、疲劳和老化三种典型失效模式，以航空恒压变量液压柱塞泵为对象，介绍其典型失效模式及加速方法，以及各故障模式的外在表现。基于磨损、疲劳、老化失效相关寿命模型，分别分析了不同故障模式的敏感应力。然后，分别阐述了开展加速寿命试验常用的加速手段，包括增加载荷（转速、输出压力、排量）和劣化运行环境（温度、介质污染度）两种方式，对比分析了各种加速方式的优点和局限性。最后总结了开展加速寿命试验的一些基本准则。
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  冗余驱动电液振动台建模仿真及试验研究

  赵敏, 关广丰, 熊伟, 王海涛

  液压与气动. 2015, 0(07): 7-11. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.002

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  冗余驱动振动台不仅可以提供较大的推力，还可以提高振动台加速度均匀度。冗余驱动电液振动台主要包括机械、液压、控制系统，要对系统的性能和控制策略进行研究，需要对系统各部分进行详细建模。运用Simulink/SimMechanics对机械结构部分建模，采用AMESim对液压激振系统建模，运用Simulink建立控制系统的完整模型，通过各软件之间的接口将系统各个部分联合，建立振动台系统的联合仿真模型，采用机电液联合仿真的方法进行仿真分析，通过与试验结果的对比验证了仿真模型的正确性。
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  手提活塞式高压细水雾发生器特性仿真研究

  杨友胜, 吴进军, 卢青松, 王帅, 王良

  液压与气动. 2015, 0(07): 12-18. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.003

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  细水雾是指使用特殊喷嘴、通过高压喷水产生水微粒，它具有高效、环保、耗水量低、破坏性小、获取方便等优点，在消防、表面冷却等领域应用广泛。设计研制了一款手提活塞式高压细水雾发生器，建立了其数学模型，对其充水及喷雾过程进行了仿真研究。详细分析了充水速度、喷雾瞬间压力、活塞直径等参数对活塞运动特性、腔内压力及温度的影响。得出结论：充水速度对充水时间、腔内压力及温度、活塞运动特性影响大，而对充水结束后状态影响小；喷雾瞬间压力对喷雾时间、活塞运动的平稳性及腔内压力均有较大影响；活塞直径对活塞运动特性有较大的影响，而对喷雾时间及腔内压力无明显影响；在满足设计指标下，活塞直径及喷雾瞬间压力越小越好。研究成果为设计高压细水雾发生器提供了依据。
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  电液伺服系统非线性振动诱因探究

  姜万录, 朱勇, 康宏志, 胡浩松

  液压与气动. 2015, 0(07): 19-23. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.004

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  根据非线性动力学原理，建立电液伺服系统的非线性动力学模型，探索非线性弹簧力和非线性摩擦力等非线性因素对伺服系统运动特征的影响规律。通过理论研究，指出非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用特征可以用DuffingVan Der Pol方程描述。通过数值试验分析，发现系统外加激振力、阻尼系数和弹簧力非线性项系数的大小影响系统的运动状态，当三者参数变化时系统可能做极限环型振荡、倍周期运动和混沌运动。
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  基于薄壁磁通管的ABS电磁阀行程力特性仿真与实验研究

  刘伟, 胥乐乐, 李其朋

  液压与气动. 2015, 0(07): 24-27. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.005

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  梯形沟槽的薄壁磁通管能够改进ABS电磁阀的加工工艺，但同时造成了电磁力特性对薄壁位置参数的高依赖性。基于有限元模型仿真探讨了梯形沟槽的上下倾角、薄壁长度、薄壁厚度、薄壁初始高度等结构参数对电磁力的作用规律，并进行了实验对比研究。仿真数据与实验数据基本吻合，验证了分析模型的正确性。研究结果表明，较小的梯形沟槽角度以及适当的薄壁长度、薄壁厚度和薄壁初始位置可获得良好的行程力特性。
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  基于虚拟样机技术的海水柱塞马达输出特性的仿真分析

  杨立洁, 聂松林, 尹帅, 王霖

  液压与气动. 2015, 0(07): 28-30. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.006

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  海水柱塞马达是水液压系统中的重要执行元件，其工作性能直接影响着整个液压系统。柱塞马达的结构较为复杂，为了更为准确地分析其输出特性，利用ADAMS软件建立了柱塞马达的机械模型，应用AMESim软件构建了其液压模型，并实现了液压机械模型的耦合，构建了海水柱塞马达的虚拟样机，并对海水液压马达输出特性进行仿真分析，研究了在摩擦副间隙、出口背压等参数发生变化过程中，马达输出转速、转矩的变化及脉动。仿真结果表明，较小的间隙和较低的背压，有利于降低柱塞马达的输出脉动。
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  电液高频疲劳试验机的控制系统#br#

  胡俊飞, 李胜, 阮健, 蔡俊飞

  液压与气动. 2015, 0(07): 31-35. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.007

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  由于电液高频疲劳试验机采用传统的电液伺服阀难以达到较高的激振频率，为了解决这个问题，采用一种特殊结构的2D激振阀来控制液压缸，从而提高电液高频疲劳试验机的激振频率。该2D激振阀具有双运动自由度，控制阀芯旋转可实现激振频率控制，控制阀芯轴向运动可实现激振幅值控制。由于2D激振阀的转阀特性，无法引入一个偏置信号实现对激振中心平衡位置的偏置控制，因此在对称液压缸上并联一个数字伺服阀，通过改变数字伺服阀的开口大小和方向就可以实现激振器振动中心位置的偏置。基于激振频率与激振幅值控制原理设计了一种采用DSP控制的控制器，该控制器能控制电液高频疲劳试验机的激振频率与激振幅值。同时，实验室已有的控制器能控制并联的数字伺服阀开口大小，从而达到偏置控制的目的。基于电液高频疲劳试验机的工作与控制原理搭建实验平台并做实验。结果表明：该电液高频疲劳试验机的控制系统可实现高达2500 Hz的激振频率，谐振频率为980 Hz，在该频率可进行高频率、大载荷的疲劳实验。
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  基于CFD的液力变矩器内部流场分布特征研究

  王玉岭, 闫清东, 李晋, 魏巍

  液压与气动. 2015, 0(07): 36-40. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.008

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  为提升液力变矩器性能，需要进一步研究液力变矩器内部流动，获取流动特征规律。针对某型液力变矩器进行不同速比下内部流场的CFD数值模拟，并分析其流动现象，得出该变矩器内流场中流动状态的速度、漩涡的分布规律。结果表明，流体的相对速度随速比升高有下降趋势，漩涡结构随速比增大而增大。相同速比下，不同叶轮中、不同弦面的流体出现不同类型二次流。通过CFD研究发现二次流主要出现在泵轮和导轮中，其中叶轮进出口处漩涡湍动能较高，能量损失较大。流场分布规律研究可以指导液力变矩器设计，使流场分布合理并且减少二次流等现象，对提高液力变矩器的效率有重要意义。
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  消防水炮稳流器结构对射流特性的影响分析

  胡国良, 刘世鸿, 李刚, 徐明

  液压与气动. 2015, 0(07): 41-45. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.009

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  消防水炮稳流器结构对改善消防水炮水射流性能有着至关重要的作用。为了研究稳流器结构对消防水炮射流特性的影响，以消防水炮流道为研究对象，采用Fluent流场仿真软件对比分析了消防水炮炮头中安装及未安装星形稳流器对水射流性能的影响。同时，设计了一种多矩形稳流器结构，将其安装于消防水炮流道弯管的出口处；仿真分析了同时安装多矩形稳流器和星形稳流器的消防水炮出口水流流动状态。仿真结果表明该稳流器结构对于改善消防水炮内部水流流动状态有显著的效果，初步实验也证明同时安装多矩形稳流器和星形稳流器能明显提高消防水炮射程。
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  气液增压系统中电磁换向阀建模及特性分析研究

  齐元胜, 郭楠, 赵世英, 王晓华

  液压与气动. 2015, 0(07): 46-50. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.010

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  对气液增压系统的组成、原理及关键技术进行了阐述。为了改进气液增压式系统的动态性能，对电磁换向阀进行了数学建模，并采用建模分析软件MATLAB/Simulink进行仿真计算，分析了气隙长度、驱动电流大小、线圈匝数、气源压力等关键参数对电磁阀工作性能的影响。根据仿真分析的结果，对现有气液增压系统的关键部件提出了改进方案，实验结果证明了优化方案的可行性。
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  基于AMESim的掘进机用平衡阀动态特性分析

  赵美卿, 张立仁, 赵彤涌

  液压与气动. 2015, 0(07): 51-54. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.011

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  针对掘进机升降油缸易出现爬行、低频抖动以及气蚀的现象，研究了掘进机用插式平衡阀的结构特点和工作原理，建立了平衡阀数学模型和平衡回路AMESim模型，研究油缸负重、控制油口阻尼孔直径、弹簧刚度及预紧力对油缸上升过程动态特性影响，为平衡阀优化设计及平衡回路的参数匹配提供依据。
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  基于Deb可行性规则的粒子群算法的液压缸优化设计#br#

  李庭贵

  液压与气动. 2015, 0(07): 55-59. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.012

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  建立带有反向柱结构液压缸的约束优化设计模型，采用Deb可行性规则处理该模型中的约束条件，应用粒子群算法求解液压缸优化设计问题的全局最优解，最后给出工程实例。由仿真结果分析可知，带有反向柱结构液压缸的优化设计参数较多，应用粒子群算法是合理有效的，使液压缸的重量减轻约41%，优化效果显著。所提出的优化模型和算法是可行的，对工程优化设计具有一定参考价值。
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  单气室油气悬架气穴现象研究#br#

  王静, 冀鹏飞, 宋明江

  液压与气动. 2015, 0(07): 60-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.013

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  针对以薄壁孔为阻尼孔的单气室油气悬架系统，对悬架缸内产生气穴的原因进行了理论分析，建立其数学模型，分析各参数对悬挂油缸产生气穴的影响，并利用仿真软件建立仿真模型。通过比较，得到仿真结果与理论分析一致，为优化单气室油气悬挂系统提供了理论依据。
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  负载敏感阀前补偿系统原理分析

  张立杰, 王力航, 李德新, 王帅

  液压与气动. 2015, 0(07): 63-67. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.014

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  负载敏感技术广泛应用于工程机械领域，而实际使用中系统参数的调整及流量饱和现象一直为人们所关注。通过对负载敏感系统基本结构建模分析，得到了补偿阀弹簧压缩过程的负载敏感阀流量压力关系曲线。基于负载敏感阀流量压力关系，对负载敏感液压系统的工作原理进行分析，并着重对负载敏感系统的流量饱和现象展开研究，为工程机械负载敏感液压系统抗饱和设计提供理论指导。
  
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  滚柱泵U型槽内流场分析

  方晓勤, 曾惠芬, 陈舰

  液压与气动. 2015, 0(07): 68-71. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.015

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  通过使用流体特性软件ANSYS/Fluent，采用动网格的方式对滚柱泵U型槽内滚柱压水阶段时的流场特性进行了仿真分析；阐明了在该运动状态下U型槽内流场中压力与速度矢量的变化分布；通过对比研究发现了滚柱半径的大小对U型槽内流场特性的影响。
  
  
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  蒸汽发生器水力清洗设备回收过滤系统的优化设计

  武伟让, 李江, 余桐

  液压与气动. 2015, 0(07): 72-75. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.016

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  该研究针对原蒸汽发生器水力清洗设备回收过滤系统的结构和存在的不足，对回收过滤系统进行了优化设计，即将回收、转移、过滤集成为一个移动单元，通过对集成化布局、管路走向和通断方式设计，实现了强化原功能和增加新功能的目标，能使水力清洗设备在核电站现场使用时更为便捷、抽吸效果更好。而对过滤方案的选择，使设备故障响应更迅速，残余水排空更高效。目前该结构类型的回收过滤系统已经成功应用于国内的核电厂。
  
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  2D伺服阀控单出杆缸的实验研究

  方坤礼, 兰叶深, 阮健, 裴翔

  液压与气动. 2015, 0(07): 76-79. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.017

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  为了研究2D伺服阀控制液压单出杆缸位置闭环系统输出对输入的响应特性，设计了2D阀控单出杆实验的原理和结构及其同步电液数字伺服系统，并在此基础上完成2D阀控单出杆的稳定性分析和响应特性分析的实验研究。实验结果表明对2D阀控单出杆缸位置闭环实验，当输入信号幅值为0.1 V（8 mm）时，阶跃响应的上升时间为1.2 s，调整时间为2.5 s，系统稳态误差为0，-3 dB时对应的频宽为5 Hz。
  
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  新型无人机液压弹射装置的设计与研究#br#

  庞林春, 马胜钢, 刘兰荣

  液压与气动. 2015, 0(07): 80-83. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.018

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  随着无人机技术的迅速发展，中、重型无人机的弹射越来越受到人们的重视。详细介绍了一种新型无人机液压弹射装置的整体设计思路及新型齿轮齿条增速系统设计原理，该系统结构紧凑，性能稳定，并且通过新型齿轮齿条增速系统可弹射质量为300~400 kg的中、重型无人机。研究成果将应用于实际生产，并为其他种类弹射系统的设计奠定理论依据。
  
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  步进加热炉液压升降系统改造#br#

  郝兴安 , 陈凯

  液压与气动. 2015, 0(07): 84-88. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.019

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  在钢管生产线中，采用步进梁式加热炉对钢管进行加热，介绍了步进式加热炉原有液压升降系统的工作原理，并对该系统工作过程中出现的故障进行了分析，并提出了改进的技术方案。由此提高了系统的可靠性和可维修性，减少了设备故障及故障处理时间。
  
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  考虑热效应影响的液黏调速离合器流体剪切转矩预测研究

  冯珊珊, 姚寿文, 刘茜

  液压与气动. 2015, 0(07): 89-92. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.020

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  为了更准确地对液黏调速离合器流体剪切转矩进行预测，以液黏调速离合器摩擦副间的流体为研究对象，建立了考虑热效应影响的三维CFD模型，并考虑了黏温特性的影响，应用计算流体力学软件CFDACE+对流场进行求解，得到了摩擦副间流体的压力和温度分布以及流体剪切转矩的数值解；通过实验研究对比分析了不同转速和油膜厚度下的流体剪切转矩。结果表明：影响温度分布的主要因素是流体剪切线速度；热效应对摩擦副间流体的压力分布有较小的影响；由于流体温度对黏度的影响，流体剪切转矩随着转速差的增加而缓慢增大。因此，通过与实验数据对比分析，考虑热效应影响的三维CFD模型能够更为准确地对转矩进行预测。
  
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  滑阀柔性直接驱动技术研究

  左哲清, 王书铭, 陈祖希, 张阳

  液压与气动. 2015, 0(07): 93-95. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.021

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  数字伺服阀是未来伺服阀发展的一个重要方向。数字伺服阀大多采用驱动元件直接驱动阀芯滑动的方式，直驱方式的不同很大程度上决定了阀芯滑动的灵活性，进而影响整阀的分辨率。对滑阀柔性直接驱动技术进行了深入的理论及仿真分析，并进行了相应的试验验证，最终给出了结论。
  
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  超临界氦加温增压系统试验研究#br#

  邢力超, 程翔, 赵春宇, 王道连, 帅彤, 林杨, 周炎

  液压与气动. 2015, 0(07): 96-98. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.022

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  为了验证超临界氦加温增压技术在运载火箭上应用的可行性，建立了超临界氦加温增压系统试验平台，开展了增压系统试验。通过分析试验过程中超临界氦贮罐压力和温度、增压孔板入口压力、模拟贮箱内压力等参数的变化规律，获得了超临界氦加温增压系统的增压性能。试验中超临界氦加温增压系统工作压力较小，并且系统中的电磁阀与孔板组合能将贮箱压力维持在设计范围内，表明该系统增压性能稳定，是一种安全可靠的液体火箭增压系统。
  
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  水下滑翔机深度模拟装置仿真及实验研究#br#

  傅晓云, 李璇, 许超斌, 李宝仁

  液压与气动. 2015, 0(07): 99-102. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.023

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  深度模拟装置是水下滑翔机半实物仿真的重要组成部分。针对水下滑翔机深度模拟的需求，设计了一种采用电液压力伺服控制系统的深度模拟装置，以此为研究对象，建立数学模型并基于PID控制策略完成仿真分析，仿真结果表明，设计的系统在理论上能够满足模拟装置的要求。以此为基础搭建试验平台，并进行实验研究，实验结果表明，深度模拟装置可以实现准确的压力控制，从而在实验室条件下为水下滑翔机提供精确的深度变化环境，同时也验证了所构建数学模型及控制器设计的正确性。
  
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  基于动网格的液压锥阀动态特性研究

  栾健, 王强, 何晓晖, 管芳林, 周俊冬

  液压与气动. 2015, 0(07): 103-106. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.024

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  采用动网格技术建立了液压锥阀动态特性分析的三维数值模型，基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。分析了不同弹簧刚度下，液压锥阀开启过程流量和瞬态液动力的变化情况；对比了仿真得到的稳态流量、稳态液动力与理论计算结果，仿真值与理论值较吻合；得到了弹簧刚度对液压锥阀开启过程中阀芯位移、速度以及加速度的影响规律。仿真结论可以为液压锥阀的设计及优化提供依据。
  
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  内啮合齿轮泵流场的数值模拟

  吕程辉, 杜睿龙, 谢安桓, 周华

  液压与气动. 2015, 0(07): 107-110. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.025

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  采用Fluent的动网格技术，对内啮合齿轮泵内部流场进行了二维非定常计算，得到了内啮合齿轮泵在不同工况下的流场特性。结果表明内啮合齿轮泵无困油现象，泵转速提高会使压力过渡区相邻两齿之间的压差增大。
  
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  液压软管脉冲试验机电液伺服系统的设计与研究

  吴晓明, 张晓明

  液压与气动. 2015, 0(07): 111-115. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.026

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  随着我国飞机、汽车、工程机械的快速发展，对液压系统的管路及附件的耐压性、抗冲击性及其可靠性提出了更高的要求。根据对液压软管的液压脉冲实验要求设计了液压软管压力脉冲试验机电液伺服系统，并针对正弦波、水锤波的不同类型输入信号对系统进行了仿真研究，根据试验机周期性测试任务以及电液伺服系统非线性的特点，采用了重复控制和PID控制的复合控制策略，仿真结果表明此控制方法可以提高压力跟踪精度、动态特性和系统的鲁棒性。通过设计基于LabVIEW虚拟仪器和PLC的测控系统，对系统进行实验研究。仿真结果和实验结果研究相比表明，所设计的液压伺服系统可以满足用户提出的严格测试要求。
  
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  气驱动仿食道蠕动软驱动器的结构设计与实验研究

  陈飞蛟, 李小宁, Peter Xu

  液压与气动. 2015, 0(07): 116-119. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.027

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  为提高吞咽困难医疗诊断水平，研究食品和吞咽系统相互影响关系，以及辅助开发安全食品，提出了仿生吞咽机器人，设计了仿人体食道驱动器，用于产生蠕动运动。使用3D打印技术制造驱动器模具，选用室温硫化硅橡胶制备软体驱动器。实验采用了动态言语动作观测仪记录了该驱动器管道内壁的变形。
  
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  拉延筋对冲焊型液力变矩器内流特性影响规律研究

  闫清东, 刘博深, 魏巍

  液压与气动. 2015, 0(07): 120-124. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.028

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  为抑制钣金冲压起皱和破裂现象，通常在冲焊型液力变矩器泵轮和涡轮叶片中部开设拉延筋。针对具有多种布筋形式的拉延筋叶片的不同流道结构分别进行流场数值模拟，获取流动参数在不同叶栅流道内的分布趋势，分析拉延筋布筋形式对液力变矩器原始特性和叶片结构表面压力载荷的影响规律。由分析比较计算结果可知，叶片开设拉延筋的凸模方向的变化对冲焊型液力变矩器的工作变矩比和效率影响较小，且在泵轮与涡轮叶片均开设拉延筋的情况下，当拉延筋凸模方向与对应叶轮叶片凸面法向一致时会导致泵轮转矩系数上升。当拉延筋凸模方向与泵轮叶片凸面法向一致时会导致泵轮叶片载荷上升，涡轮叶片载荷高幅值区域向叶片入口处移动，影响叶片表面油液载荷分布。
  
录用稿件
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  电液位置控制系统的最坏工作状态分析#br#

  郑凯锋， 彭建鑫， 陈亚龙

  液压与气动. 2015, 0(07): 125-129. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.029

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  以电液位置控制系统为研究对象，建立对称阀控非对称缸且具有弹性负载的传递函数模型，对比活塞杆伸出与缩回时系统频率响应的差别，指出从保守设计角度出发，应以活塞杆伸出时的模型进行控制器设计。进一步考察等效负载参数变化对系统的影响，以保证系统在最坏的情况下也能工作。给出等效质量、等效刚度、等效阻尼3个参数在确定时的依据，为控制器设计提供了理论指导。
  
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  汽车安全测试用小型电液伺服弹射系统的设计与研究

  谌发坤

  液压与气动. 2015, 0(07): 130-134. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.07.030

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  小型弹射系统在汽车安全测试评价中应用非常广泛。以电液伺服弹射系统作为研究对象，对其适用标准及设计参数进行了详细介绍。对系统原理、高速伺服油缸设计、液压系统设计、速度影响因素、速度控制方式等关键技术进行了详细研究。以该系统进行了相关试验，结果表明，本系统速度测量准确，具有较高速度稳定性，速度控制精度优于1%，完全满足国内外相关试验标准需求。