2017年, 第0卷, 第10期　刊出日期：2017-10-15

  

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专题文章
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  气动伺服焊枪的研究进展及展望

  王涛, 王波, 王绍宁, 范伟

  液压与气动. 2017, 0(10): 1-9. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.001

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  电阻点焊是一种主要用于薄板连接的制造工艺,在汽车制造及航空等工业部门都有广泛应用。气动伺服焊枪作为传统气动焊枪的升级换代产品,可以实现对焊枪的高精度定位与柔性焊接控制。介绍了气动伺服焊枪系统的特点,对气动伺服焊枪中关键技术如系统结构优化设计、控制元件与执行元件的改进、控制算法的研究进行了论述,进一步探讨了气动伺服焊枪的发展趋势。
精品文章
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  电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

  梁涛, 权龙, 黄家海, 葛磊

  液压与气动. 2017, 0(10): 10-16. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.002

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  以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。
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  新型PDMS电磁微阀动态特性仿真研究

  冯振伟, 刘旭玲, 李松晶

  液压与气动. 2017, 0(10): 17-22. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.003

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  提出一种可用于气动微流控芯片气压控制的PDMS电磁微阀。阐述了PDMS电磁微阀的工作原理与结构,给出了电磁驱动器数学模型。建立了自感系数、线圈电流、阀芯运动电压、机械运动和电磁吸力的仿真模型;建立了PDMS电磁微阀电磁力、阀膜弹性变形力与微流道内气、液作用力之间的多物理场耦合数学模型。利用MATLAB/Simulink软件建立PDMS电磁微阀阀膜形变模型、出口流量模型,并与5个电磁驱动器子模块连接。对电磁驱动器动态响应特性和PDMS电磁微阀流量动态特性进行仿真分析,给出了PDMS电磁微阀阀芯驱动力、阀芯响应特性和动态流量特性分析结果。
理论研究
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  海水径向柱塞泵陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

  周杰, 吴进军, 易蒙, 于革刚

  液压与气动. 2017, 0(10): 23-26. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.004

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  海水径向柱塞泵通过增加单转柱塞往复运动频率,减少了泄漏量,提高了泵的容积效率,适用于低转速场合。但低速下的泵内摩擦副尤其是微型面接触摩擦副很难形成流体动力润滑,这就对摩擦副材料性能提出了较高要求。选择几种陶瓷材料与17-4PH配对,通过海水环境中销盘摩擦实验,考察了材料的摩擦学性能。实验结果表明在不同载荷下,ZrO₂摩擦系数和磨损量均为最低,磨损后的表面粗糙度最低。ZrO₂与17-4PH配对更适合作为微型面接触摩擦副的材料。
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  考虑安装过程的O形密封圈有限元分析模型

  杜晓琼, 陈国海, 闫晓亮, 赵永亮

  液压与气动. 2017, 0(10): 27-33. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.005

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  对于有密封要求的液压作动筒而言,O形密封圈在其中起到重要的作用。首先针对液压作动筒中的活塞密封结构,提出一类新的有限元分析模型,然后利用ANSYS软件研究O形圈密封结构在不同油压和压缩率作用下的应力分布及接触压力分布,并将有限元结果与以往的模型进行对比,总结每类模型的适用条件。新的有限元分析模型考虑了实际安装过程对密封圈的影响,对密封圈的安装具有指导意义,也为密封圈的动力响应分析提供了较好的模型。
精品文章
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  永磁弹簧式溢流阀的设计理论研究

  富辰瑶, 杨丽曼, 李运华, 司国雷

  液压与气动. 2017, 0(10): 34-38. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.006

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  针对目前溢流阀中螺旋式调压弹簧在使用过程中易失效的问题,提出了一种基于永磁弹簧的直动式溢流阀设计方案。利用磁荷积分法和有限元法对永磁弹簧力学特性进行了分析建模,针对航空伺服系统的指标要求,设计了永磁弹簧式溢流阀整体结构和关键参数。
工程技术
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  海洋拖曳绞车液压系统设计与仿真研究

  方子帆, 葛旭甫, 徐浩, 谢旭光, 马增武, 何孔德

  液压与气动. 2017, 0(10): 39-45. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.007

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  针对海洋拖曳系统作业过程中缆长调整、拖曳及应急回收的特殊工况需求,进行海洋拖曳绞车液压系统设计与研究。结合不同工况特点和技术要求,提出了海洋拖曳绞车液压系统方案;运用AMESim软件进行建模仿真,验证了方案的可行性。在此基础上,以缆长调整工况为例,分析了机械等效转动惯量、可调节流阀开度、蓄能器以及考虑波浪因素对负载速度波动的影响。结果表明:适当增大机械等效转动惯量和可调节流阀开度、增加蓄能器可以提高负载运动的平稳性;波浪力幅值和频率对负载速度波动有较大的影响。
综合应用
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  高速机车防滑阀检测系统设计

  郭斌, 闫富菊, 胡晓峰, 赵静, 谢康康

  液压与气动. 2017, 0(10): 46-51. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.008

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  基于高速数据采集、PWM控制、差压测密封技术,研制了一套防滑阀性能检测系统,实现了对防滑阀的动作响应时间、阶段充排气性能和密封性检测。在模拟实车制动工况条件下,检测系统通过输出快速响应的PWM信号控制进气电磁阀、排气电磁阀高速通断,以此实现对防滑阀性能的高精确检测。测试系统经重复性实验结果表明,阶段充排气性能的最大测量不确定度为0.834 kPa,密封性检测的最大不确定度为0.011 kPa。
精品文章
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  新型沟槽式叶片泵压力脉动补偿机理仿真研究

  吴晓明, 马立瑞, 王小鹏

  液压与气动. 2017, 0(10): 52-57. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.009

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  利用AMESim软件搭建了沟槽式叶片泵的数学模型,泵在失压现象时会产生倒灌流。利用预压缩和泵出口向过渡区回流补偿的方法,基本消除低压区与高压区连通时的失压现象,压力脉动率降低至0.05%。利用压力检测和振幅调节装置建立成自适应调节的补偿系统,在变负载情况下始终使泵输出压力脉动极小的流量。
综合应用
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  基于神经网络的液压柔性机械臂运动轨迹的跟踪控制

  伯艳广

  液压与气动. 2017, 0(10): 58-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.010

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  针对液压柔性机械臂在运动作业过程中,由于系统参数不确定、运动轨迹缺乏控制,导致运动失稳的情况,首先介绍了神经网络,结合柔性机械臂的高自由度特点选择适合的轨迹跟踪方法;其次,结合模糊神经网络图,对液压柔性机械臂系统进行参数化设计,利用其能跟踪轨迹误差的特点,结合一阶梯度法寻找液压柔性机械臂的运动期望位置;最后,在满足两个关节达到期望轨迹的同时,利用神经网络系统有效控制液压柔性机械臂的运动轨迹。实验表明,该智能网络方法具有更好的跟踪效果。
理论研究
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  基于模糊PID的超高压控制方法研究

  乔西宁, 魏建华, 时文卓, 方锦辉

  液压与气动. 2017, 0(10): 63-71. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.011

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  将模糊PID的控制方法应用于超高压试验台,实现了超高压的比例精确控制。针对普通比例溢流阀无法调节超高压的问题,设计了超高压实现方案。为验证方案的可行性,用AMESim搭建了仿真模型,并确立了液阻大小、超高压泵的排量与转速范围等关键参数。为克服传统PID控制算法的不足,通过AMESim-Simulink联合仿真,并利用MATLAB的Fuzzy工具箱进行模糊PID控制器的设计。最后,搭建了Real-Time xPC Target实验平台,并进行了实验验证。实验结果表明系统的控制精度与超调均得到了改善。
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  6通径旋转型换向阀的设计分析

  刘博嘉, 徐立群, 倪福生, 李洪彬

  液压与气动. 2017, 0(10): 72-77. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.012

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  根据换向阀6通径、三位四通的设计要求完成设计。通过改变阀芯相对阀体的位置使阀芯做旋转运动,实现油液的沟通、切断及换向,满足工作要求的控制。进行应力分析及换向阀阀腔压力损失分析,完成了旋转型换向阀阀芯的结构设计。在满足结构强度和0.5 MPa压力损失的条件下完成了阀体和顶板的结构设计,使用CFD软件对旋转阀进行了流量特性仿真。将旋转阀加工成实体进行试验,试验结果与CFD仿真的流量特性进行对比,结果较吻合。
工程技术
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  一种新型弦线转子泵

  邹旻, 吴良才, 朱英杰, 孔德昂

  液压与气动. 2017, 0(10): 78-83. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.013

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  根据弦线转子副理论齿廓不满足互为共轭条件,但可始终在连心线上保持接触的特点,提出用理论齿廓的等距曲线作为实际齿廓,即采用滚子隔离的新型弦线转子泵,保证了每一瞬时只有一对轮齿接触,从根本上消除困油现象,而且使接触面之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦,大大减小了摩擦力。推导出理论瞬时流量近似计算公式,同时利用“数形结合”的方法,说明该新型弦线转子泵瞬时流量近似恒定。通过分析液压力和转子啮合对弦线转子产生的径向力,并结合径向力的合成,得出可以通过选择合理的转子宽度和齿顶圆直径、缩小压油腔尺寸、液压平衡法三种方法有效的减小转子泵径向力,为日后推广该泵进入实用提供一定的理论参考。
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  液压油多参量品质诊断研究

  周涛, 郭静英, 赵志龙, 刘亚龙, 魏冀

  液压与气动. 2017, 0(10): 84-88. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.014

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  提出了一种油液多参量诊断方法,研究了污染因素对液压油介电常数、黏度和密度的影响,得出40 ℃下3个参数的使用阈值,并采用信息融合技术建立了油液综合品质诊断模型。试验结果表明,介电常数、黏度、密度随温度变化规律明显,3个指标可从不同方面反映出液压油含水率、酸值的变化,可作为液压油失效的判断依据。油液污染因素与多个参数关系的研究可保证监测信息的全面性和可靠性,为液压油品质的多参量在线监测以及液压系统中机械元件的故障诊断提供了实验研究基础。
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  液压缸缓冲动态特性对比研究

  王传瑶, 王勇勤, 罗远新, 严兴春, 温亚

  液压与气动. 2017, 0(10): 89-95. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.015

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  在低速重载情况下,液压缸通常设置缓冲装置来避免活塞在行程末端撞击缸壁。针对缓冲过程中各物理量对缓冲动态特性的影响,将该缓冲过程分为局部压力损失、锐缘节流和可变节流三个阶段。为了准确描述各阶段之间的切换过程,建立数学模型及其切换标准,同时在考虑流场与活塞之间流固耦合效应的条件下,运用Fluent软件动态分析了液压缸缓冲过程,将数值解与仿真解作对比分析。研究结果表明:解析结果与数值仿真结果具有较好的一致性,末端间隙和外载荷对缓冲过程影响较为明显。
综合应用
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  基于改进TOPSIS法的液压系统维修决策

  李锋, 苑志凯, 何祯鑫, 张海峰

  液压与气动. 2017, 0(10): 96-101. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.016

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  针对液压系统故障原因隐蔽、维修决策困难的问题,引入并改进了传统的逼近理想值排序(TOPSIS)法。通过提出绝对理想解概念,使TOPSIS法具有强保序性,消除了影响决策的逆序问题;利用马氏距离代替欧氏距离,克服了量纲不同对距离计算的影响,同时降低了对指标数据的要求,提高了决策的可靠性。最后,将改进后的TOPSIS法应用于汽车起重机支腿液压回路的维修决策,并与改进前的方法对比,验证了该方法在液压系统维修决策中的有效性。
工程技术
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  基于EASY5的轴向柱塞泵建模与流量特性仿真研究

  马万鹏, 马吉胜, 曹立军, 寇勃晨

  液压与气动. 2017, 0(10): 102-107. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.017

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  以CY14-1B型斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,分析柱塞泵结构原理与柱塞运动规律,建立柱塞泵流量数学模型。利用MSC.EASY5软件搭建柱塞泵液压虚拟样机模型,进行流量仿真计算,与液压试验台测试结果对比,验证模型的准确性。在此基础上,仿真计算不同斜盘倾角、不同内泄量情况下柱塞泵流量特性曲线,仿真模拟结果与理论分析及实际情况基本一致。结果表明:应用EASY5软件可以准确有效的实现柱塞泵建模和仿真,为进一步研究柱塞泵故障诊断提供参考,对复杂液压元件虚拟样机建模具有借鉴意义。
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  基于Fluent汽油机缸盖冷却性能仿真分析

  陈玺, 刘晓叙, 刘怡, 刘玉聪

  液压与气动. 2017, 0(10): 108-112. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.018

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  针对某型号汽油机缸盖的冷却性能进行了流场仿真分析。基于现代反求技术获得汽缸盖精确的3D模型,通过布尔运算获得内部真实流道模型。使用ICEM对其进行网格划分并设置恰当的边界条件,通过Fluent运算最终得到流道的速度流线场、换热系数场和压力分布场。对其进行分析可知该缸盖整体冷却性能正常,但4缸之间冷却效果存在显著差异。进行优化分析后可知总体冷却效果提升显著,但对改善流道速度分布均匀性作用不大,并指出了局部流动死区。
综合应用
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  变频调速控制多腔液压缸液压系统节能研究

  左义海

  液压与气动. 2017, 0(10): 113-117. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.10.019

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  由于能量密度高、结构紧凑和噪声低,电液控制系统被广泛应用于工业生产中。定转速电机驱动变量泵系统为了匹配控制系统执行器速度以及多执行器功率,电机和泵都按系统最大功率匹配,电机在部分负载工况下效率较低,甚至达到15%,并且变量泵也常工作在小排量区,导致电液动力源在部分负载工况下效率更低。为此提出变转速电动机驱动定量泵方案,并采用多腔液压缸,在低负载功率需求下,采用小面积油腔连接方式,在高负载功率下,采用大面积油腔连接方式,从而提高电动机能量效率,进而提高系统能效。