2016年, 第0卷, 第8期　刊出日期：2016-08-15

  

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专题文章
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  磁流变传动的研究现状、发展趋势及关键技术

  曾亿山, 王道明, 高文智

  液压与气动. 2016, 0(8): 1-9. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.001

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  磁流变传动具有反应迅速可逆、控制简单且能耗低、抗外界干扰能力强等特点,在机电设备软启动、软制动、无级调速和过载保护等方面具有广泛的应用前景。在阐述磁流变液基本概念的基础上,首先介绍了磁流变传动基本形式和工作原理;其次,综述了磁流变传动技术的国内外研究进展和现状,指出了当前研究在大功率应用场合尚存在的局限性与不足;最后,从磁流变液材料的可靠性、磁流变传动装置的温度特性以及散热问题三个方面,着重分析了磁流变传动技术的发展新趋势和关键技术。
精品文章
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  二次调节主动升沉补偿系统的控制特性研究

  吴金波, 宋宇宸, 陈冰

  液压与气动. 2016, 0(8): 10-17. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.002

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  船用起重机的主动升沉补偿系统可以提高工作船在恶劣海况下作业时的安全性和效率,有效减小由船体升沉运动引起的缆绳张力变化。基于二次调节静液传动技术设计了船用起重机绞车驱动系统,建立了升沉补偿系统数学模型,构造了包含二次单元变量油缸位置环、二次单元马达速度环及起重机货物位置环的三闭环控制结构。随后,将船体的升沉运动作为可测干扰,应用结构不变性原理设计了前馈补偿器,并利用缆绳张力构造了起重机货物位移的状态观测器。最后通过仿真实例验证了控制器设计方法的有效性。
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  具有柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人

  任立敏, 谭益松, 殷国成

  液压与气动. 2016, 0(8): 18-23. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.003

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  针对火力发电厂110 MW冷凝器蒸汽回流回路等微型管道的检测和维护问题,研制了一种具备柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人,设计了柔性动力传输系统,实现了机器人的驱动源外置和动力的柔性长距离传输。建立了微型管道机器人在直线管道、弯曲管道的运动学分析和驱动力分析模型,为驱动力外置提供了控制依据。在管径为70 mm的复合管道的实验研究表明:该气压驱动微型管道机器人在柔性软轴的作用下,可以有效地获得来自外置动力源的驱动力,能够实现在具有任意曲率半径的微型管道内部行走。
理论研究
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  泵控马达液压调速系统负载扰动补偿控制

  张敬芳, 艾超, 闫桂山, 续钢

  液压与气动. 2016, 0(8): 24-27. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.004

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  以泵控马达调速系统为研究对象,建立定量泵-变量马达调速系统数学模型。针对系统负载扰动的随机不可控性,提出了负载扰动补偿控制方法。通过负载扰动观测,依据系统结构不变性原理实时补偿变量马达摆角,实现系统的转速控制。通过燕山大学泵控马达实验平台对所提出的负载扰动补偿控制方法进行仿真与实验研究。仿真和实验结果表明所提出控制方法提高了系统的鲁棒性和控制性能,具有较高的控制精度。
综合应用
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  仿生技术在液压领域中的应用和展望

  陈小兰, 曾良才, 湛从昌, 吴振鹏

  液压与气动. 2016, 0(8): 28-31. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.005

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  综述了仿生技术在液压缸中密封、减阻抗磨以及降噪等方面的应用,提出了运用形态、结构和材料多元耦合仿生技术在液压降噪、液压缓冲吸能、液压油温冷却等液压应用领域方面进行设计制造并替换液压元件的设想,以期更大程度提高液压元件的性能。
理论研究
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  不同微观织构柱塞泵配流副润滑特性研究

  王兆强, 杨俭, 张恒运, 王振, 武明恩

  液压与气动. 2016, 0(8): 32-36. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.006

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  建立不同造型的微观织构柱塞泵配流副润滑油膜控制方程,采用有限差分法对其进行了求解,分别对比分析正方形、三角形、圆柱形、波浪形、球冠形微观织构的油膜负载能力等润滑特性;随转速变化,微观织构对其油膜负载力、油膜厚度、摩擦力等影响。随转速升高,流体动压压力升高,但并不是线性关系。
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  油液黏度对柱塞泵流动特性影响规律的研究

  郭佳, 刘沛津, 叶远芹, 焦龙飞, 王柯渊, 陈萌

  液压与气动. 2016, 0(8): 37-42. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.007

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  为分析油液的黏度对柱塞泵流动特性的影响,运用Fluent流场仿真软件对轴向柱塞泵的运动特性进行模拟。对比分析了不考虑油液黏性、考虑黏温与考虑黏压模型下柱塞泵的流动特性,仿真结果表明:油液的黏温模型对柱塞泵的流动特性影响较大,黏温模型下泵的泄漏较黏压模型增大0.7倍,黏度模型对柱塞泵的压力冲击无影响。模型的准确性得到了实验验证,为建立较为准确的柱塞泵动力学模型,以及研究其效率的影响机理提供技术支持。
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  双定子摆动液压马达差动连接输出特性分析

  闻德生, 陈帆, 甄新帅, 周聪, 王京

  液压与气动. 2016, 0(8): 43-47. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.008

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  在对双定子摆动液压马达工作原理分析的基础上,对该新型液压马达的差动连接方式进行深入研究与计算,得出在不同差动连接方式下该新型液压马达的输出转速与转矩的计算公式,结果表明:双定子摆动液压马达可实现不同的差动连接,且可作为一种调速方式扩大应用范围,这是传统摆动液压马达无法实现的。本研究还对影响双定子摆动液压马达差动连接的主要参数进行了探讨,为摆动马达的设计和选用提供了理论依据,为今后研究该新型摆动液压马达的差动连接奠定了理论基础。
工程技术
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  铅酸蓄电池刀切分离器设计

  刘爽, 杨金堂, 林孝毅

  液压与气动. 2016, 0(8): 48-51. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.009

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  针对目前铅酸蓄电池刀切装置通用性差且自动化程度低等问题,设计出一款新型铅酸蓄电池刀切分离器。阐述了刀切分离器的工作原理,分析其结构特点及动作过程,设计液压、气动系统并甄选系统元件,对重要回路进行仿真校核。该装置体积小,自动化程度高,安装在现有铅酸蓄电池回收预处理生产线上,用于多种规格的铅酸蓄电池的切割。
理论研究
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  某矿用车辆双回路液压制动系统参数计算与性能仿真

  马艳卫

  液压与气动. 2016, 0(8): 52-55. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.010

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  以某型号防爆胶轮车的双回路液压制动系统为研究对象,分析其工作原理,介绍了一种确定车辆合理制动力矩和制动压力的计算方法,论述了充液压力与蓄能器容积大小关系及参数计算方法。建立了系统及元件AMESim仿真模型,进行了充液和制动联合仿真以及前后桥制动响应特性仿真。仿真结果表明:模型准确,结果与设计目标基本一致,液压系统性能良好,满足设计要求。
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  可控起动装置电液伺服系统控制策略研究

  刘伟, 廉自生, 李志忠, 李隆, 崔红伟

  液压与气动. 2016, 0(8): 56-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.011

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  电液伺服系统直接影响重型刮板输送机可控起动装置(CST)软起动特性。为了提高CST软起动工作性能,采用模糊PID对控制器进行了设计。应用AMESim和MATLAB/Simulink建立了CST电液伺服控制系统联合仿真模型。仿真分析了软起动和负载突变两种工况条件下的动态性能。结果表明,在相同的输入信号下,模糊PID控制相比于PID控制,正常软起动时响应时间缩短了0.4 s,负载突变时产生的波动峰值减少27.8%且重新恢复稳态的时间缩短了6 s。因此,采用模糊PID控制可以快速调节,具有较好的跟随性能和鲁棒性。
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  液力推进式钻井工具理论分析和流体仿真

  张皓坤

  液压与气动. 2016, 0(8): 63-67. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.012

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  大位移水平井钻井过程中,存在钻压难以控制和上部钻柱振动这两个主要问题,限制了水平段的进尺位移和钻进速度,应用液力推进式钻井工具可以一定程度上解决这些问题。对使用液力推进式钻井工具的性能进行理论分析,并应用“弹簧阻尼”模型进行简化分析。利用SolidWorks和Fluent软件对液力推进式钻进工具进行流体仿真,得到压力云图和速度矢量图,获得准确的钻进速度。最后,应用Fluent和MATLAB 软件对使用液力推进式钻井工具的钻进速度的影响因素进行分析并作出合理解释。
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  基于BP神经网络的翻车机液压系统故障诊断

  刘小平, 鄂东辰, 高强, 张立杰

  液压与气动. 2016, 0(8): 68-73. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.013

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  为了快速诊断出翻车机液压系统故障产生的位置以及故障原因,提出了一种基于BP神经网络算法的翻车机液压系统故障诊断方法,在此基础上提出了大型液压系统故障诊断分块建模的原则。利用某公司C型转子式翻车机故障数据样本建立了整体、分块故障诊断BP神经网络模型,对比实验数据分析表明,采用分块建模原则建立的BP神经网络故障诊断模型对翻车机液压系统故障具有较高识别精度,对提高翻车机液压系统状态监测与故障诊断能力有较大实用价值和工程意义。
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  偏导射流阀前置级流场计算与分析

  王凤聚, 李长春, 延皓, 康硕, 黄静, 李磊

  液压与气动. 2016, 0(8): 74-78. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.014

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  根据射流盘处的结构和液流的实际运动情况,综合考虑射流过程中能量转化过程,提出了偏导射流放大器的二次射流模型,得到偏导射流阀前置级紊动射流的速度分布和时均动能变化,进一步研究了阀芯在中位条件下接收口的压力特性。结果表明了该模型具有合理性,为偏导射流阀的进一步研究提供了理论依据。
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  双液注浆控制器的设计与研究

  王娜, 马月辉, 刘宁宁, 冯晓琳

  液压与气动. 2016, 0(8): 79-82. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.015

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  针对双液四缸的注浆模式,设计了基于PLC的注浆控制器。提出了采用一个流量反馈信号调节双液流量及比例的PID控制算法。利用AMESim建立了液压回路和控制回路模型进行仿真,验证了该算法的稳定性及可靠性,并给出本控制器硬件和软件的实现方法。
工程技术
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  高速液压夯实机液压系统的设计

  耿国卿

  液压与气动. 2016, 0(8): 83-88. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.016

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  高速液压夯实机具有夯击能量高,转场方便等优点,广泛应用于基础建设行业。对高速液压夯实机的结构及其液压工作原理进行了简要说明;分析了高速液压夯实机在液压系统设计中存在的问题,并对液压系统进行了改进;制定了液压系统的优化方案,大大提高了高速液压夯实机的系统稳定性和可靠性。最后对高速液压夯实机未来的发展提出了建议。
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  电液控制全轮转向系统

  郑凯锋, 冯占宗, 陈宇, 陈柄言

  液压与气动. 2016, 0(8): 89-94. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.017

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  多轴车辆在后桥增设电控液压转向系统,可实现整车的全轮转向,对整车性能有较大提升。但由此也引出几个问题:一是车辆变成全轮转向后,原车的前桥转向机构是否需要重新设计;二是当后桥车轮不需要转向或者当电控液压转向系统失效时,如何保证后桥车轮处于直行位置且一直保持在直行位置;三是全轮转向具有多种转向模式,模式之间如何平稳的进行切换。这些问题的合理解决决定着全轮转向系统的性能。以四轴车辆为研究对象,从机械、液压、电控三方面就提出的三个问题进行着重分析。
理论研究
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  单气室油气弹簧阻尼特性及其影响因素分析

  程祥瑞, 高钦和, 刘志浩, 刘毓希

  液压与气动. 2016, 0(8): 95-101. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.018

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  针对某重型特种车辆平顺性研究中单气室油气弹簧阻尼特性的研究问题,基于薄壁小孔理论和范德瓦尔实际气体状态方程,同时根据单气室油气弹簧的结构特点和阻尼的组成建立了相应的阻尼力特性模型,并推导了阻尼系数方程。利用MATLAB软件进行仿真,研究了单气室油气弹簧阻尼特性以及激振频率、幅值、自身结构参数对阻尼系数速度特性的影响。研究结果表明:单气室油气弹簧阻尼特性具有较好的非线性,在压缩阶段的阻尼力较拉伸阶段的大,能够较好地缓解冲击,达到减振效果从而改善车辆行驶平顺性;激振频率和幅值属于外因,仅影响阻尼系数的取值范围,而对其取值及曲率几乎无影响;阻尼系数随活塞杆外径、油管直径的减小而增大,随油管长度的减小而减小。研究结果能对整车振动特性研究中阻尼参数的选取及油气弹簧阻尼特性设计优化等工作提供较为系统的理论支持。
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  基于遗传-迭代算法的运动平台位置正解

  弓瑞, 汪首坤, 黄小天

  液压与气动. 2016, 0(8): 102-107. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.019

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  针对六自由度运动平台的位置正解问题进行了分析,提出了一种基于遗传-Newton迭代算法的六自由度运动平台正解算法,给出了该算法的具体实现流程,并且利用该算法求解相应的六自由度运动平台位置正解问题,给出了相应的运算实例。同时对遗传-Newton迭代算法和遗传算法求解同一运算实例的结果进行对比。对比结果表明,遗传-Newton迭代算法与遗传算法相比,具有求解精度高,速度快的优点,更能够满足工程实际的要求。
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  配流盘阻尼槽形状对空化流影响的模拟研究

  石英训, 孟广耀, 黄居鑫, 孟行, 生开明

  液压与气动. 2016, 0(8): 108-111. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.020

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  利用计算流体动力学技术对轴向柱塞泵的整体流域进行建模分析,得出发生空化的主要范围为缸体的柱塞腔由吸油区向排油区转换的过渡阶段。为了进一步研究配流盘阻尼槽的形状对空化射流产生的空化域的影响,单独对发生空化的主要区域进行建模分析,并将整体分析的部分结果作为初值代入局部模型中再次进行仿真,以提高精度。在分析了传统的U形槽与V形槽对配流盘的空化侵蚀影响后,提出了一种ρ形槽,很大程度上降低了对配流盘的空化侵蚀。
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  锻造液压机生产过程能耗分布规律研究

  李文, 陈柏金

  液压与气动. 2016, 0(8): 112-116. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2016.08.021

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  针对锻造液压机能耗高、能量利用率低的问题,研究其正常生产工况下的能耗分布规律。以16 MN 阀控锻造液压机为研究对象,利用AMESim建立其仿真模型,并通过位移压力仿真曲线验证仿真模型的正确性,基于该仿真模型对锻造液压机一个工作循环中的能量利用情况进行仿真研究,获得能耗分布规律。仿真结果表明:在阀控锻造液压机的正常生产工况下,负载有用功在整个能耗中占比小于10%,溢流能耗和节流能耗在系统中造成了巨大的能量损失,通过改进液压系统设计、控制液压系统阀的开启规律可以提高压机能量利用率。