2017年, 第0卷, 第11期　刊出日期：2017-11-15

  

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专题文章
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  二维(2D)双联泵原理性验证研究

  阮健, 金丁灿, 申屠胜男, 吴常盛

  液压与气动. 2017, 0(11): 1-5. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.001

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  介绍了二维(2D)双联泵的结构和工作原理。该泵在二维(2D)活塞单元泵的设计基础上,利用结构串联插装和流量汇流的原理,来实现消除流量脉动的结构,并给出了该泵的理论流量示意图。为了验证二维(2D)双联泵原理的可行性和初步测试该泵的流量脉动,搭建了试验平台,设计了空载流量特性试验和负载压力流量特性试验。在空载和负载工况下,该泵都能正常完成吸排油工作。在空载工况下,随着转速升高实际流量呈线性增长,与理论流量接近;在负载工况下,随着压力升高,流量减小。通过试验验证了二维(2D)双联泵的原理可行,具有较高的额定工作转速,且实际流量脉动趋向于零。
理论研究
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  负重型下肢外骨骼液压动力单元的研究

  何健, 王海波, 李雪峰, 夏鑫

  液压与气动. 2017, 0(11): 6-6. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.002

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  助力外骨骼是以人为控制主体,机械结构为动力主体,人机高度耦合的复杂力随动系统。为了实现助力外骨骼长时间稳定可靠运行的目的,必须解决其动力单元的部分问题。基于外骨骼系统整体结构,着重于助力外骨骼的液压动力单元部分的研究。介绍负重外骨骼机器人的工作原理及其液压系统的组成,对人体步态进行分析,研究液压动力单元并进行样机实验。结果表明,负重型下肢外骨骼系统采用阀控液压系统,能够满足在负载 60 kg下完成人类基本的下肢运动动作,并且具有较好的人机耦合性。
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  水液压柱塞泵柱塞副材料实验研究

  李东林, 方梦思, 邓亦攀, 刘银水, 吴德发

  液压与气动. 2017, 0(11): 12-16. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.003

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  以水液压柱塞泵为试验对象,采用17-4PH和1Cr17Ni2两种不锈钢材料与碳纤维增强型聚醚醚铜(CFRPEEK)作为柱塞副配对材料,进行整机的性能试验,并测量了柱塞副试验前后的尺寸变化,对比分析了两种配对副材料的摩擦学性能。试验结果表明,柱塞副材料为1Cr17Ni2/CFRPEEK的水泵容积效率、机械效率和总效率均高于柱塞副材料为17-4PH/CFRPEEK的水泵,1Cr17Ni2的耐磨性优于17-4PH,且CFRPEEK缸套比不锈钢柱塞更耐磨。总的来说,1Cr17Ni2/CFRPEEK摩擦副的摩擦学性能优于17-4PH/CFRPEEK的摩擦副。
综合应用
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  管路内径对箕斗定重称载液压系统性能的影响

  杨富强, 贠格娥, 任中全

  液压与气动. 2017, 0(11): 17-22. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.004

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  王石凹煤矿的立井箕斗定重称载系统容易出现液压元件和管路受损,并存在响应滞后和称重不准确等问题。以定重称载液压系统为研究对象,采用AMESim建立了定重称载系统的仿真模型,分析了液压管路内径对箕斗定重称载液压系统响应速度、准确性及系统刚度等指标的影响。结果表明:当管路长度一定时,系统的超调量和调整时间随管道内径的增大而增大,固有频率、阻尼比、相对误差与刚度随管道内径的增大而减小。建议采用装载过程中压力值增量计算系统相对误差,此时得到的相对误差值小且稳定。
理论研究
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  双定子多输出泵控差动缸回路的研究

  闻德生, 商旭东, 潘为圆, 石滋洲

  液压与气动. 2017, 0(11): 23-28. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.005

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  针对现有泵控差动缸液压技术的不足,基于双定子多输出泵提出了新型双定子多输出泵控差动缸液压系统。在多输出定量泵和多输出变量泵的基础上,分别设计出两种新型泵控差动缸液压回路。两种新型液压回路是通过多输出泵中内、外泵排量比来补偿差动缸两腔有效面积比,进而通过单向阀实现精确补偿,其很大程度上提高了系统能量效率,其中多输出定量泵可通过切换多输出泵中内、外泵的连接方式,来补偿多种差动缸的不对称流量,提高了多输出泵的适用性。同时对该新型液压回路搭建了试验测试平台,试验结果表明:多输出泵控差动缸液压回路可解决差动缸流量不对称问题,实现差动缸两方向运动速度相同的目的。试验结果和理论分析基本一致,证明了理论分析的正确性。
工程技术
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  基于PLC航天阀门流阻流量特性测试系统设计

  李磊磊, 杨东升, 刘建峰, 谭旭, 李鹏, 谢文

  液压与气动. 2017, 0(11): 29-35. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.006

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  设计一种基于PLC的航天阀门流阻流量特性测试系统,该系统由传感器、核心控制单元、数据采集与处理模块及相关软件组成,可实现测试便捷、超压保护、数据采集、处理及存储等多种功能。采用三种不同类型的阀门流阻流量特性测试与理论计算数据对比,测试误差控制在3%以内。结果表明,测试系统满足高精度测试需求,不仅可应用于航天用阀门产品的流阻流量特性测试,而且具有一定的商业应用价值。
综合应用
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  橡胶节点对全主动液压减振器的影响

  王旭, 彭畅, 张宝安, 徐忠宣

  液压与气动. 2017, 0(11): 36-40. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.007

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  液压减振器两端橡胶节点能够保护作动器的安全,但其参数会对减振器的性能产生很大影响。将节点等效成并联的弹簧阻尼系统,建立了作动器橡胶节点的动力学模型,理论分析了节点刚度以及作动频率对作动力滞后相位的影响。充分考虑液压阀和负载的影响,利用SIMPACK和MATLAB建立了液压作动器和车辆系统的联合仿真模型,并对不同节点刚度的情况进行了仿真分析。结果表明:对于较低的工作频带,节点刚度对实际输出到车体上的作动力影响不大,但会造成作动器活塞杆的作动位移产生很大差异。最后,给出了实际应用中合理选择橡胶节点参数的建议。
工程技术
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  基于ADAMS的四足仿生机器人单腿结构设计

  常同立, 郭志鹏, 刘思宇, 潘正琦, 和建增

  液压与气动. 2017, 0(11): 41-45. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.008

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  利用ADAMS软件虚拟样机技术,设计了液压驱动的四足仿生机器人单腿机械结构。通过分析四足哺乳类动物身体结构及运动特性,设计了仿生机器人的机械机构,确定了机器人腿部自由度配置,建立了仿真模型。根据动物的实际运动步态,规划并设计了静步态及对角小跑两种步态,进行了逆动力学仿真,得到关节等关键部位输出数据。在仿真实验的基础上,设计了液压作动器的关键参数及四足仿生机器人单腿机械结构。
理论研究
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  隔膜蓄能器瞬时流量仿真及试验

  黄贵川, 冉启燕, 李胜, 雷刚

  液压与气动. 2017, 0(11): 46-49. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.009

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  针对隔膜蓄能器提供较大瞬时流量以稳定系统压力的功用,以电控柴油机液压伺服系统隔膜蓄能器为研究对象,搭建了瞬时流量测试平台,建立了数学模型。基于AMESim软件平台建立了瞬时流量特性仿真模型进行仿真,并在测试系统上进行了瞬时流量试验,仿真与试验结果基本吻合。最后分析了蓄能器关键参数对瞬时流量特性的影响,其结果对于电控柴油机液压伺服系统的设计具有一定的指导意义。
工程技术
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  船用舵传动装置试验台架及液压控制系统设计

  兰秋华, 李维嘉, 谢刚, 吴耀中

  液压与气动. 2017, 0(11): 50-53. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.010

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  为实现对某型船用舵传动装置零件间隙、部件同轴度等因素造成的冲击振动特性的研究,构建了船用舵传动装置的缩比试验台架,并针对传动装置设计了关键零件间隙和部件同轴度可调的机械结构。基于振动特性试验对系统平稳性的要求,设计了试验台架液压驱动控制系统,通过仿真和试验研究,验证了液压驱动控制系统满足试验条件,可用于该装置的后期振动试验研究。
理论研究
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  圆喷嘴亚声速空气冲击射流壁面压力规律实验研究

  申正, 叶骞

  液压与气动. 2017, 0(11): 54-59. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.011

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  针对圆形喷嘴亚声速空气冲击射流,对多种不同工况下壁面压力分布规律进行了实验研究,实验结果表明壁面压力规律近似遵循高斯分布。为了得到精确的分布关系式,首先建立了高斯分布中压力分布半宽度与喷距的关系,在此基础上对不同工况下的高斯分布进行修正,给出修正关系式,有效地降低了单纯用高斯分布的误差。最后给出了压力分布范围与喷距的关系,为实际使用提供帮助。
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  无人机气液压弹射系统动摩擦力仿真与试验

  张泽帮, 万然, 赵辉, 张二岩

  液压与气动. 2017, 0(11): 60-66. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.012

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  介绍了基于蓄能器、液压马达驱动无人机(UAV)发射的气液压弹射系统,建立了系统各主要部分的数学模型。基于AMESim仿真软件搭建了弹射系统的仿真计算模型,评估了动摩擦力对无人机末端弹射速度的影响,拟合出末端弹射速度-动摩擦力曲线。在试验样机上对动摩擦力进行测试,得出设备的动摩擦力和动摩擦系数。研究表明,设备的动摩擦系数会因发射角度的增大而降低,影响无人机的最终发射速度,进而影响到弹射成功率。为后续弹射系统的仿真、试验和优化提供了参考。
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  蓄压器膜盒低温液压冲击试验研究

  崔忠炜, 张连万, 雒宝莹, 张婷, 吕宝西, 张宇

  液压与气动. 2017, 0(11): 67-71. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.013

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  为在地面验证蓄压器膜盒承受低温水击压力冲击的性能,建立了一种膜盒低温液压冲击试验系统。该系统以落锤作为能量冲击源,通过能量转化实现膜盒压力变化。对液压冲击试验系统进行了阐述,介绍了试验冲击压力、低温环境等边界条件模拟方法,分析了低温液压冲击试验中的关键技术,开展了蓄压器膜盒低温液压冲击试验,并对膜盒液压冲击过程进行了研究分析。试验结果表明,采用该试验方法能够考核膜盒液氮温区液压冲击性能,最后对试验过程中存在的问题提出改进方向。
综合应用
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  液压油污染实验与在线监测模型

  周涛, 刘亚龙, 郭静英, 胡志荣, 赵志龙, 魏冀

  液压与气动. 2017, 0(11): 72-75. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.014

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  液压油污染物主要包括水和固体颗粒等。介绍了水污染液压油衰变模型(S-B模型)和固体颗粒污染液压油衰变模型(G-S)模型,以这两个模型为基础,建立了衰变液压油含水率在线监测模型和固体颗粒质量分数在线监测模型,并对其进行了实验验证。结果表明:两个模型能较好地实现衰变液压油含水率和铁粉质量分数的在线监测,有利于降低煤矿维修成本和保证液压系统正常运转。
理论研究
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  内防喷工具测试系统控制策略及实验分析

  王建任, 王超光, 于安才, 李天涛

  液压与气动. 2017, 0(11): 76-80. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.015

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  针对石油钻井内防喷工具安全检测的需求,设计了一种压力和扭矩自动测试系统。该系统集数据采集、自动控制和数据处理功能于一体,取代了传统人工注水、夹紧和复位等工序。通过使用PLC结合上位机软件(LabVIEW)实现了自动装载、自动测试、自动复位和自动生成报表的功能。系统压力通过比例溢流阀和压力传感器构成的负反馈闭环系统得到了精准控制。对中位移通过液压缸上的位移传感器反馈控制满足了精度的要求。经过现场大量试验证明了该系统的正确性和实用性。
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  基于改进遗传算法的气体混合控制系统的设计与仿真

  王春晨, 吴太虎, 徐新喜, 陈锋, 张广

  液压与气动. 2017, 0(11): 81-86. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.016

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  针对传统气体混合存在精度低、混合时间长等问题,研究了以质量流量控制器为主的气体混合系统,设计了改进遗传算法整定PID参数的控制系统。利用模式识别建立了系统数学模型,针对标准遗传算法的缺陷,设计了一种改进比例选择算子并提出自适应法调整交叉、变异概率。进行仿真实验验证改进遗传算法优化PID控制系统的控制性能。实验结果表明,相比标准遗传算法和Z-N法优化PID,基于改进遗传算法优化PID控制系统具有更高的控制精度以及更快的混合时间。
工程技术
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  对接控制设备仿真试验失重状态模拟三自由度气浮平台设计

  张海鑫, 高泽普, 邱伟

  液压与气动. 2017, 0(11): 87-91. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.017

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  对接控制设备仿真试验失重状态模拟三自由度气浮平台是为某空间对接控制设备的全物理仿真模拟验证试验设计的。通过对平台气浮功能及运动功能的设计,确定了气控系统工作原理及元件选型;在结构方面,注重运动的平稳性和模块化、集成化设计,采用分层布局的框架式结构,保证平台重心在水平面投影方向与水平面几何中心尽可能接近。气浮平台样机完成后进行了验证试验,可满足被试设备试验的需要。设计思路和方法正确,对用于模拟失重状态试验的多自由度气浮系统设计,具有一定的参考价值。
理论研究
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  高精度气动容腔自动调压技术研究

  张凯, 李彦良, 宋文潇, 田宁, 齐斌

  液压与气动. 2017, 0(11): 92-97. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.018

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  针对目前管路系统压力调节方式引入中间级部件造成压力调节死区的问题,提出了一种高精度气动容腔自动调压技术。根据系统组成原理建立系统的动态数学模型,在LabVIEW环境下进行仿真计算。利用正交设计方法,对影响控制精度的4个关键因素——容腔容积、节流孔径、容腔上游压力及最小充放气时间进行分析,得到其对控制精度的贡献率依次为27.2%、 24.4%、23.9%和24.5%。设计了气动容腔自动调压系统,并选择一组合适的参数搭建了实验平台,同时结合PID控制算法进行压力调节试验,压力调节控制精度可达到0.01 MPa。
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  考虑气动载荷的起落架冷气收放系统仿真

  刘可娜, 王山, 何泳

  液压与气动. 2017, 0(11): 98-104. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.019

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  传统的起落架液压/冷气收放系统仿真未考虑气动载荷的影响,导致仿真结果可靠性不足。为解决这一问题,将气动载荷引入起落架冷气收放系统仿真中,以AMESim为仿真平台,搭建仿真模型进行分析,并对节流孔孔径值进行优化。结果表明,气动载荷的起落架冷气收放系统仿真能较好模拟收放系统实际工作状态,且合理的节流孔孔径能使起落架冷气收放时间满足飞机设计要求。考虑气动载荷的起落架冷气收放系统仿真能提高仿真结果可靠性,为后续冷气子系统试验提供理论依据,可广泛应用于飞机起落架收放系统设计过程中。
工程技术
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  某型飞机液压油箱增压系统设计改进

  李大伟, 左子璋, 刘赞

  液压与气动. 2017, 0(11): 105-108. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.020

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  针对某型飞机油气混合式液压油箱增压系统管路及部分机载成品故障,设计了新的液压油箱增压系统。应用膜分离空气中水分原理,设计了集成化的油箱增压组件。该油箱增压组件集成了过滤空气杂质、水分离及减压三大功能。应用挤压式无扩口导管替代了扩口导管,优化了整机增压管路及相关附件。对改进前、后系统的主要性能,改进后系统与空客某型机的主要性能分别进行了分析比较。实践证明所设计的液压油箱增压系统提高了系统的维修性,降低了飞机重量以及系统的故障率。
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  莱洛三角泵的设计与分析

  邹旻, 朱英杰, 吴良才, 孔德昂

  液压与气动. 2017, 0(11): 109-113. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.021

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  针对齿轮泵周向泵油路径以及螺杆泵螺旋状的油路易产生泄漏的问题,设计出以莱洛三角形为截面的莱洛斜转子,大大简化了复杂的齿廓型线设计参数,提出一种直线式泵油的新型莱洛三角泵。阐述了莱洛三角泵的结构和工作原理,确定莱洛泵一个工作周期内吸排腔的对称变化。通过构建莱洛三角形模型,根据坐标变换公式计算推导并举例验证了该泵的理论排量,结合Creo和MATLAB软件研究单周期莱洛泵进出油口的流量变化。通过分析液压力,结合受力分析和有限元模拟,对转子在工况下的干涉进行检验,为该泵的进一步研究奠定基础。
理论研究
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  阀控缸负载模拟多余力抑制研究

  史伟彬, 张伟

  液压与气动. 2017, 0(11): 114-118. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2017.11.022

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  针对伺服阀控缸作动器测试平台的物理模型,基于液压伺服方程建立了测试平台的数学模型,找出了电液作动器输出位移与负载模拟器输出力的耦合关联,并基于速度同步控制原理设计了多余力补偿环节。搭建了测试平台的AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真模型和实验平台,进行了多余力抑制仿真和实验研究。结果表明:多余力补偿环节能够有效抑制多余力,提高负载模拟精度,测试平台数学模型、联合仿真模型准确度较高。